Структурні, електронні та пружні властивості йодиду калію під тиском: дослідження Ab-Initio

  • Хамза Рекаб-Джабрі Лабораторія мікро- та нанофізики (LaMiN), Національна політехнічна школа Орана, Оран, Алжир; Факультет природничих наук та наук про Землю, Університет AMO, Буйра, Алжир https://orcid.org/0000-0002-2458-1335
  • С. Зайоу Лабораторія досліджень поверхонь та меж розділу твердих матеріалів (LESIMS), Університет Сетіф 1, Сетіф, Алжир dФакультет природничих наук та наук про життя, Сетіф-1 Університет, Сетіф, Алжир
  • Ахмед Аззуз-Рашед Факультет наук, Університет Саада Дахлеба в Бліді 1, Бліда, Алжир https://orcid.org/0000-0003-4852-1000
  • Аммар Бенамрані Лабораторія фізики матеріалів, радіації та наноструктур (LPMRN), Факультет наук і технологій, Університет Мохамеда Ель Бачіра Ель Ібрагімі-BBA, Бордж Бу Аррерідж, Алжир https://orcid.org/0000-0002-6886-656X
  • Salah Daoud Лабораторія матеріалів та електронних систем, Факультет наук і технологій, Університет Мохамеда Ель Бачіра Ель Ібрагімі, BBA, Бордж Бу Аррерідж, Алжир
  • Д. Белфеннаше Науково-дослідний центр промислових технологій CRTI, Черага, Алжир, Алжир https://orcid.org/0000-0002-4908-6058
  • Р. Єхлеф Науково-дослідний центр промислових технологій CRTI, Черага, Алжир, Алжир
  • Набіль Белуфа Гідрометеорологічний інститут формування та досліджень IHFR, Оран, Алжир
DOI: https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-27
Ключові слова: йодид калію (KI), FP-LMTO, електронні властивості, еластичні властивості, фазовий перехід

Анотація

У цій роботі було використано нещодавню версію методу повного потенціалу лінійних мафін-тинових орбіталей (FP-LMTO) з використанням наближення локальної густини (LDA) в рамках теорії функціоналу густини (DFT). Цей підхід було застосовано для вивчення структурної, електронної та пружної поведінки сполуки йодиду калію (KI) під тиском. Розраховані структурні параметри демонструють сильну відповідність з наявними теоретичними та експериментальними даними. Фаза RS була визначена як найстабільніша структура для матеріалу KI. Фазовий перехід від фази типу NaCl (B1) до фази типу CsCl (B2) відбувається при тиску 1,633 ГПа, що цілком узгоджується з експериментальними значеннями. Крім того, зонна структура KI виявила широкозонну напівпровідникову поведінку у всіх досліджених фазах. Отримані значення модуля об'ємної пружності були відносно низькими, що свідчить про слабку стійкість до руйнування. Було визначено константи пружності для KI в структурах RS, CsCl, ZnS, HCP та WZ, які відповідають умовам стійкості Борна. Ми вважаємо, що в літературі немає значень констант пружності для KI у фазах CsCl, ZnS та WZ. Усі аналізовані структури демонстрували пластичні характеристики та особливості іонних зв'язків. Крім того, анізотропні властивості спостерігалися у всіх фазах. Жорсткість сполуки оцінювали за допомогою коефіцієнта Пуассона та тиску Коші. Результати показали, що фаза CsCl є найжорсткішою серед досліджуваних конфігурацій.

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Посилання

B.P. Mamula, B. Kuzmanović, M.M. Ilić, N. Ivanović, and N. Novaković, Physica B: Condensed Matter, 545(36), 146 (2018). https://doi.org/10.1016/j.physb.2018.06.008

R.G. Bessent, and A.W. Runciman, Br. J. Appl. Phys. 17(8), 991 (1966). https://doi.org/10.1088/0508-3443/17/8/302

L.S. Combes, S.S. Ballard, and K.A. McCarthy, JOSA, 41(4), 215 (1951). https://doi.org/10.1364/JOSA.41.000215

J.T. Lewis, A. Lehoczky, and C.V. Briscoe, Phys. Rev. 161(3), 877 (1967) https://doi.org/10.1103/PhysRev.161.877

K. Asaumi, and Mori, T. Phys. Rev. B, 28(6), 3529 (1983). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.28.3529

K.J. Teegarden, Phys. Rev. 105(4), 1222 (1957). https://doi.org/10.1103/PhysRev.105.1222

Y. Ramola, C.N. Louis, and A. Amalraj, Chem. Mater. Eng. 5(3), 65 (2017). https://doi.org/10.13189/cme.2017.050302

Y. Ramola, J. Merlinebetsy, C.N. Louis, and A. Amalraj, Chemical and Materials Engineering, 7(2), 9 (2019). https://doi.org/10.13189/cme.2019.070201

The COSINE-100 Collaboration, 564, 83 (2018). https://doi.org/10.1038/s41586-018-0739-1

C. Yam, C. Ma, X. Wang, and G. Chen, Appl. Phys. Lett. 85(19), 4484 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1819510

I. Ohlídal, and D. Franta, Handbook of Optical Constants of Solids, 3, 857 (1997). https://doi.org/10.1016/B978-012544415-6.50136-9

R.B. Jacobs, Phys. Rev. 54(6), 468 (1938). https://doi.org/10.1103/PhysRev.54.468

S.T. Weir, J. Akella, C. Aracne-Ruddle, Y.K. Vohra, and S.A. Catledge, Appl. Phys. Lett. 77(21), 3400 (2000). https://doi.org/10.1063/1.1326838

P. Cortona, Phys. Rev. B, 46, 2008 (1992). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.46.2008

Z.P. Chang, and G.R. Barsch, J. Phys. Chem. Solids, 32(1), 27 (1971). https://doi.org/10.1016/S0022-3697(71)80005-7

M. Ghafelehbashi, D.P. Dandekar, and A.L. Ruoff, J. Appl. Phys. 41(2), 652 (1970). https://doi.org/10.1063/1.1658728

G.R. Barsch, and H.E. Shull, Physica status solidi (b), 43(2), 637 (1971). https://doi.org/10.1002/pssb.2220430224

A. Asenbaum, O. Blaschko, and H.D. Hochheimer, Phys. Rev. B, 34(3), 1968 (1986). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.34.1968

A.K. Sarkar, and S. Sengupta, Physica status solidi (b), 36(1), 359 (1969). https://doi.org/10.1002/pssb.19690360137

K. Teegarden, and G. Baldini, Phys. Rev. 155(3), 896 (1967). https://doi.org/10.1103/PhysRev.155.896

J.J. Hopfield, and J.M. Worlock, Phys. Rev. 137, A1455 (1965). https://doi.org/10.1103/PhysRev.137.A1455

J. Li, C.G. Duan, Z.Q. Gu, and D.S. Wang, Phys. Rev. B, 57(4), 2222 (1998). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.57.2222

M. Bashi, H.R, Aliabad, A.A. Mowlavi, I. Ahmad, Solid State Nucl. Magn. Reson. 82, 10 (2017). https://doi.org/10.1016/j.ssnmr.2016.12.009

M.H. Norwood, and C.V Briscoe, Physical Review, 112(1), 45 (1958). https://doi.org/10.1103/PhysRev.112.45

P.W. Bridgman, Proc. Am. Acad. Arts Sci. 64, 305 (1929). http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1946/bridgman-bio.html

C. Gahn, and A. Mersmann, Chem. Eng. Sci. 54(9), 1273 (1999). https://doi.org/10.1016/S0009-2509(98)00450-3

Y. Benkrima, D. Belfennache, R. Yekhlef, and A.M. Ghaleb, Chalcogenide Lett. 20, 609 (2023). https://doi.org/10.15251/CL.2023.208.609

Y. Achour, Y. Benkrima, I. Lefkaier, and D. Belfennache, J. Nano- Electron. Phys. 15(1), 01018 (2023) https://doi.org/10.21272/jnep.15(1).01018

Y. Benkrima, D. Belfennache, R. Yekhlef, M.E. Soudani, A. Souiga, and Y. Achour, East Eur. J. Phys. (2), 150 (2023). DOI:10.26565/2312-4334-2023-2-14

H.R. Djabri, R. Khatir, S. Louhibi-Fasla, I. Messaoudi, and H. Achour, Comput. Condens. Matter, 10, 15 (2017). https://doi.org/10.1016/j.cocom.2016.04.003

Y. Benkrima, A. Achouri, D. Belfennache, R. Yekhlef, and N. Hocine, East Eur. J. Phys. (2), 215 (2023). DOI:10.26565/2312-4334-2023-2-23

Y. Benkrima, S. Benhamida, and D. Belfennache, Dig. J. Nanomater. Bios. 18(1), 11 (2023) https://doi.org/10.15251/DJNB.2023.181.11

Y. Benkrima, M.E. Soudani, D. Belfennache, H. Bouguettaia, and A. Souigat, J. Ovonic. Res. 18(6), 797 (2022). https://doi.org/10.15251/JOR.2022.186.797

H.G. Drickamer, R.W. Lynch, R.L. Clendenen, and E.A. Perez-Albueene, Solid State Phys. 19, 135 (1967). https://doi.org/10.1016/S0081-1947(08)60529-9

N. Beloufa, Y. Cherchab, S. Louhibi-Fasla, S. Daoud, H. Rekab-Djabri, and A. Chahed, Comput. Condens. Matter. 30, e00642 (2022). https://doi.org/10.1016/j.cocom.2022.e00642

N. Rahman, M. Husain, W. Ullah, A. Azzouz-Rached, Y.M. Alawaideh, H. Albalawi, Z. Bayhan, et al., Inorg. Chem. Commun. 166, 112625 (2024). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.112625

S. Daoud, P.K. Saini, and H. Rekab-Djabri, J. Nano- Electron. Phys. 12(6), 06008 (2020). https://doi.org/10.21272/jnep.12(6).06008

R. Yagoub, H.R. Djabri, S. Daoud, N. Beloufa, M. Belarbi, A. Haichour, C. Zegadi, and S.L. Fasla, Ukr. J. Phys. 66, 699 (2021). DOI: 10.15407/ujpe66.8.699

J. Yan, J. Zhao, J. Sheng, B. Wang, and J. Zhao, Mater. Today Commun. 41, 110966 (2024). https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.110966

K. Burke, Friends, The ABC of DFT, (Department of Chemistry, University of California, Irvine, CA 2007).

J.P. Perdew, Phys. Rev. B, 33(12), 8822 (1986). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.33.8822

J.P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77(18), 3865 (1996). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865

A.D. Becke, and E.R. Johnson, J. Chem. Phys. 124(22), 221101 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2213970

R. Hill, Proc. Phys. Soc. A, 65, 349 (1952). https://doi.org/10.1088/0370-1298/65/5/307

J.P. Perdew, J. Tao, V.N. Staroverov, and G.E. Scuseria, J. Chem. Phys. 120(15), 6898 (2004). https://doi.org/10.1063/1.1665298

A.D. Becke, and E.R. Johnson, J. Chem. Phys. 124(22), 221101 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2213970

A.D. Becke, and M.R. Roussel, Phys. Rev. A, 39(8), 3761 (1989). https://doi.org/10.1103/PhysRevA.39.3761

F. Tran, and P. Blaha, Phys. Rev. Lett. 102(22), 226401 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.102.226401

Y. Guermit, K. Hocine, M. Drief, T. Lantri, H. Rekab-Djabri, A. Maizia, and N.E. Benkhettou, Opt. Quant. Electron. 56(4), 537 (2024). https://doi.org/10.1007/s11082-023-06056-1

F. Benguesmia, A. Benamrani, L. Boutahar, H. Rekab-Djabri, and S. Daoud, J. Phys. Chem. Res. 1(2), 25 (2022). https://doi.org/10.58452/jpcr.v1i2.24

J. Jiang, J. Chem. Phys. 138(13), 134115 (2013). https://doi.org/10.1063/1.4798706

O.K. Andersen, Phys. Rev. B, 12(8), 3060 (1975). https://doi.org/10.1103/PhysRevB.12.3060

R. Jaradat, M. Abu-Jafar, I. Abdelraziq, S.B. Omran, D. Dahliah, and R. Khenata, Mater. Chem. Phys. 208, 132 (2018). https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2018.01.037

P. Blaha, K. Schwarz, P. Sorantin, and S.B. Trickey, Comput. Phys. Commun. 59(2), 399 (1990). https://doi.org/10.1016/0010-4655(90)90187-6

H. Ibach, and H. Lueth, Solid-state physics. An introduction to principles of materials science, (Springer, Berlin, 2009). https://doi.org/10.1007/978-3-540-93804-04

S.H. Simon, Problems for Solid State Physics, (3rd Year Course 6) Hilary Term, (Oxford University, 2011).

M. Born, K. Huang, and M. Lax, Journal of Physics, 23(7), 474 (1955). https://doi.org/10.1119/1.1934059

Опубліковано
2025-09-08
Цитовано
Як цитувати
Рекаб-Джабрі, Х., Зайоу, С., Аззуз-Рашед, А., Бенамрані, А., Daoud, S., Белфеннаше, Д., Єхлеф, Р., & Белуфа, Н. (2025). Структурні, електронні та пружні властивості йодиду калію під тиском: дослідження Ab-Initio. Східно-європейський фізичний журнал, (3), 298-308. https://doi.org/10.26565/2312-4334-2025-3-27
Номер
№ 3 (2025): Східно-європейський фізичний журнал
Розділ
Статті

Авторське право (c) 2025 Хамза Рекаб-Джабрі, С. Зайоу, Ахмед Аззуз-Рашед, Аммар Бенамрані, Салах Дауд, Д. Белфеннаше, Р. Єхлеф, Набіль Белуфа

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).