Розрахунок електронної структури системи α-Al2X3 (X=O,S) на основі функціоналу r++SCAN

  • Мухаммад Р. Рамадхан Кафедра хімічної інженерії, факультет промислової інженерії, 55283 Слеман, Індонезія https://orcid.org/0000-0002-5115-5307
  • Салва А. Ханса Кафедра хімічної інженерії, факультет промислової інженерії, Слеман, Індонезія
  • Коріана Зуліндра Кафедра хімічної інженерії, факультет промислової інженерії, Слеман, Індонезія
  • Діан П. Хандаяні Кафедра хімічної інженерії, факультет промислової інженерії, Слеман, Індонезія
  • Ніна А. Вардані Кафедра хімічної інженерії, факультет промислової інженерії, Слеман, Індонезія
  • Фахмія Астуті Кафедра фізики, Факультет науки та аналізу даних, Інститут технологій Сепулух Нопембер, Сурабая, Індонезія https://orcid.org/0000-0003-1767-6202
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-26
Ключові слова: DFT, мета-GGA, r SCAN, α-Al2O3, α-Al2S3

Анотація

Через необхідність зменшення залежності від викопного палива кілька систем вважаються альтернативою та/або додатковою підтримкою для існуючого матеріалу батареї. У цьому звіті структурні та електронні властивості оксиду алюмінію (Al2O3) і сульфіду алюмінію (Al2S3) з гексагональною симетрією (α-фаза) досліджуються за допомогою техніки теорії функціоналу густини на основі функціоналу r++SCAN. Розрахований параметр решітки та ізоляційний зазор для обох систем добре узгоджуються з попередніми експериментальними дослідженнями та демонструють вищу точність порівняно з результатами досліджень апроксимації локальної щільності (LDA) та узагальненої градієнтної апроксимації (GGA). Розраховані значення ізоляційного зазору становлять 10,3 еВ і 4,1 еВ для α- Al2O3 і α- Al2S3 відповідно. Для системи α- Al2O3 ми спостерігали гібридизовану s-p-d-орбіталь Al-O у станах провідності, що узгоджується з інтерпретацією минулих даних поглинання рентгенівського випромінювання біля краю структури (XANES). Нарешті, об’ємний і молодий модуль для α- Al2O3 визначено як 251 ГПа і 423 ГПа, що дуже близько до відомих експериментальних значень 280 ГПа і 451 ГПа.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

Y. He, B. Matthews, J. Wang, S. Li, X. Wang, and G. Wu, Journal of Materials Chemistry. A, Materials for Energy and Sustainability 6, 735 (2018). https://doi.org/10.1039/C7TA09301B

X. Zhang, L. Li, E. Fan, Q. Xue, Y. Bian, F. Wu, and R. Chen, Chemical Society Reviews, 47, 7239 (2018). https://doi.org/10.1039/C8CS00297E

D.-W. Han, S.-J. Lim, Y.-I. Kim, S.-H. Kang, Y.C. Lee, and Y.-M. Kang, Chemistry of Materials, 26, 3644 (2014). https://doi.org/10.1021/cm500509q

T.K. Mueller, G. Hautier, A. Jain, and G. Ceder, Chemistry of Materials 23, 3854 (2011), https://doi.org/10.1021/cm200753g

W. Chu, X. Zhang, J. Wang, S. Zhao, S. Liu, and H. Yu, Energy Storage Materials, 22, 418 (2019). https://doi.org/10.1016/j.ensm.2019.01.025

B. Krebs, A. Schiemann, and M. Läge, Zeitschrift Für Anorganische Und Allgemeine Chemie, 619, 983 (1993). https://doi.org/10.1002/zaac.19936190604

A. Eftekhari, Solid State Ionics, 167, 237 (2004). https://doi.org/10.1016/j.ssi.2004.01.016

W.-K. Kim, D. Han, W. Ryu, S. Lim, and H. Kwon, Electrochimica Acta, 71, 17 (2012). https://doi.org/10.1016/j.electacta.2012.03.090

M. Lucht, M. Lerche, H.-C. Wille, Yu.V. Shvyd’ko, H.D. Rüter, E. Gerdau, and P. Becker, Journal of Applied Crystallography, 36, 1075 (2003). https://doi.org/10.1107/S0021889803011051

R.H. French, Journal of the American Ceramic Society, 73, 477 (1990). https://doi.org/10.1111/j.1151-2916.1990.tb06541.x

R.H. Bube, Photoconductivity of Solids, (Wiley, 1960). pp. 172

Y. Xu and W. Y. Ching, Physical Review B, 43, 4461 (1991). https://doi.org/10.1103/physrevb.43.4461

T.V. Perevalov, V.A. Gritsenko, and V.V. Kaichev, European Physical Journal-Applied Physics, 52, 30501 (2010). https://doi.org/10.1051/epjap/2010159

M. Bortz, and R.H. French, Applied Physics Letters, 55, 1955 (1989). https://doi.org/10.1063/1.102335

M.E. Innocenzi, R.T. Swimm, M. Bass, R.H. French, A. Villaverde, and M.R. Kokta, Journal of Applied Physics, 67, 7542 (1990). https://doi.org/10.1063/1.345817.

M. Choi, A. Janotti, and C.G. Van De Walle, Journal of Applied Physics, 113, 044501 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4784114

J. Muscat, A. Wander, and N.M. Harrison, Chemical Physics Letters, 342, 397 (2001)., https://doi.org/10.1016/S0009-2614(01)00616-9

D. Zhang, X. Zhang, B. Wang, S. He, S. Liu, M. Tang, and H. Yu, Journal of Materials Chemistry, A, Materials for Energy and Sustainability, 9, 8966 (2021). https://doi.org/10.1039/D1TA01422F

S. Lysgaard, and J.M.G. Lastra, Journal of Physical Chemistry C, 125, 16444 (2021). https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.1c04484

B. Ramogayana, D. Santos‐Carballal, K.P. Maenetja, N.H. De Leeuw, and P.E. Ngoepe, ACS Omega, 6, 29577 (2021) https://doi.org/10.1021/acsomega.1c03771

J. Sun, A. Ruzsinszky, and J.P. Perdew, Physical Review Letters, 115, 036402 (2015). https://doi.org/10.1103/physrevlett.115.036402

C. Lane, J.W. Furness, I. Buda, Y. Zhang, R.S. Markiewicz, B. Barbiellini, J. Sun, and A. Bansil, Physical Review B, 98, 125140 (2018). https://doi.org/10.1103/physrevb.98.125140

M.R. Ramadhan, F. Astuti, J. Anavisha, I.M. Al-Hafiiz, W.R. Tiana, A. Oktaviana, M. Meireni, and D. Parwatiningtyas, Computational Condensed Matter, 32, e00709 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cocom.2022.e00709

Y. Yao, and Y. Kanai, Journal of Chemical Physics, 146, (2017). https://doi.org/10.1063/1.4984939

J. Anavisha, A.F. Gunawan, D. Alfanny, W.R. Tiana, L. Yuliantini, J. Angel, D. Parwatiningtyas, and M.R. Ramadhan, AIP Conference Proceedings, 2708, 020006 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0122539

H.-D. Saßnick, and C. Cocchi, Electronic Structure, 3, 027001 (2021). https://doi.org/10.1088/2516-1075/abfb08

A.P. Bartók, and J.R. Yates, Journal of Chemical Physics, 150, 161101 (2019). https://doi.org/10.1063/1.5094646

D. Mejı́a-Rodrı́Guez, and S.B. Trickey, Physical Review B, 102, 121109 (2020). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.121109

J.W. Furness, A.D. Kaplan, J. Ning, J.P. Perdew, and J. Sun, Journal of Chemical Physics, 156, 034109 (2022). https://doi.org/10.1063/5.0073623

R. Kingsbury, A. Gupta, C.J. Bartel, J.M. Munro, S. Dwaraknath, M. Horton, and K.A. Persson, Physical Review Materials, 6, 013801 (2022). https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.6.013801

P. Giannozzi, S. Baroni, N. Bonini, M. Calandra, R. Car, C. Cavazzoni, D. Ceresoli, et al., Journal of Physics: Condensed Matter, 21, 395502 (2009). https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502

P. Giannozzi, O. Andreussi, T. Brumme, O. Bunău, M. B. Nardelli, M. Calandra, R. Car, et al., Journal of Physics: Condensed Matter, 29, 465901 (2017). https://doi.org/10.1088/1361-648x/aa8f79

S. Lehtola, C. Steigemann, M.J.T. Oliveira, and M.A.L. Marques, SoftwareX, 7, 1 (2018). https://doi.org/10.1016/j.softx.2017.11.002

K. Momma, and F. Izumi, Journal of Applied Crystallography, 44, 1272 (2011). https://doi.org/10.1107/S0021889811038970

R.C.R. Santos, E. Longhinotti, V.N. Freire, R.B. Reimberg, and E.W.S. Caetano, Chemical Physics Letters, 637, 172 (2015). https://doi.org/10.1016/j.cplett.2015.08.004

A. Jain, G. Hautier, C. Moore, S.P. Ong, C.R. Fischer, T. Mueller, K.A. Persson, and G. Ceder, Computational Materials Science, 50, 2295 (2011). https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.02.023

S. Swathilakshmi, R.K.V. Devi, and G.S. Gautam, (2023). https://arxiv.org/abs/2301.00535

J.A. Van Bokhoven, T. Nabi, H. Sambé, D.E. Ramaker, and D.C. Koningsberger, Journal of Physics: Condensed Matter, 13, 10247 (2001). https://doi.org/10.1088/0953-8984/13/45/311

S.V. Sinogeikin, D.L. Lakshtanov, J.D. Nicholas, J.M. Jackson, and J.D. Bass, Journal of the European Ceramic Society, 25, 1313 (2005). https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2005.01.001

M. De Jong, W. Chen, T. Angsten, A. Jain, R. Notestine, A. Gamst, M.H.F. Sluiter, et al., Scientific Data 2, (2015), https://doi.org/10.1038/sdata.2015.9

Опубліковано
2023-12-02
Цитовано
Як цитувати
Рамадхан, М. Р., Ханса, С. А., Зуліндра, К., Хандаяні, Д. П., Вардані, Н. А., & Астуті, Ф. (2023). Розрахунок електронної структури системи α-Al2X3 (X=O,S) на основі функціоналу r++SCAN. Східно-європейський фізичний журнал, (4), 210-215. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-4-26
Номер
№ 4 (2023): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2023 Мухаммад Р. Рамадхан, Салва А. Ханса, К. Зуліндра, Діан П. Хандаяні, Ніна А. Вардані, Фахмія Астуті

Ліцезія Creative Commons

Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

    • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
    • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).