Estudio ab initio del efecto de la temperatura sobre las propiedades termofísicas de los elementos Ni e In y la energía de formación del intermetálico Ni2In3

S.RAMOS; N.V.GONZALEZ LEMUS; G.F.CABEZA; A. FERNÁNDEZ GUILLERMET

Villa de Merlo, San Luis

Congreso; 100ª Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2015

Asociación Física Argentina

El sistema Ni-In tieneun gran interés tecnológico en relación con la aplicación de aleaciones In-Snpara microsoldaduras libres de Pb, con Ni como substrato. Se acepta que lascaracterísticas de las fases intermetálicas (FIs) formadas en la zona deinterconexión determinan la calidad de la unión. En trabajos anteriores hemosempleado métodos de cálculo de primeros principios para estudiar aspectosestructurales, propiedades cohesivas y electrónicas de FIs del sistema Ni-In aT = 0 K [1]. Estos cálculos se basan en la teoría de la funcional densidad(DFT) y el método PAW (projected augmented plane waves) [2] implementado en elcódigo VASP [3] considerando las aproximaciones LDA (Local densityapproximation) y GGA (Generalized gradient approximation) para el potencial decorrelación e intercambio. Si bien existe una buena correspondencia para laspropiedades estructurales predichas a T = 0 K utilizando esta metodología, losresultados obtenidos para las energías de formación (ΔEf )presentan desviaciones con los resultados experimentales reportados, los cualescorresponden a temperaturas finitas. Dado que el origen de estas discrepanciaspuede estar relacionada con los efectos térmicos existe la necesidad implementarla extensión de la teoría a T=0 K para poder evaluar el efecto de la temperaturasobre los valores teóricos de ΔEf. Eneste trabajo estudiamos las propiedades vibracionales y termodinámicas para loselementos Ni e In y para el compuesto Ni2In3 (hP5).Implementamos cálculos basados en la DFT mediante el código VASP. Se utilizanlas aproximaciones armónica (HA) y cuasiarmónica (QHA) para evaluar espectrosde frecuencias y sus correspondientes densidades de estadovibracionales. A partir de esta información evaluamos en función de la temperaturalas entropías vibracionales, los calores específicos a volumen y presión constante,el coeficiente de expansión térmica y la energía de Gibbs de los elementospuros y en el compuesto Ni2In3. Sobre esta base sedetermina y se discute la discrepancia observada entre resultadosexperimentales y predicciones ab inito para ΔEf deFIs.[1] S. Ramos deDebiaggi, C. Deluque Toro, G.F. Cabeza, A. Fernández Guillermet, J. AlloysCompd. 576 (2013) 302.[2] P.E. Bl¨ochl, Phys.Rev. B 50 (1994) 17953.[3] G. Kresse, J.Furthmüller, Comput. Mater. Sci. 6 (1996) 15.