Síntesis, caracterización estructural y estudio ab-initio del compuesto Cu5In2Sb2 y compuestos relacionados

C. MÜLLER; S. LIDIN; S. RAMOS DE DEBIAGGI; C. DELUQUE TORO; A. FERNÁNDEZ GUILLERMET

Montevideo

Congreso; II Reunión Conjunta SUF-AFA; 2011

UNiversidad de la República y Asociación Uruguaya de Física

El estudio de fases estables del sistema Cu-In-Sb es de interés en conexión con la metalurgia de contacto del compuesto InSb, semiconductor con brecha de energía pequeña y alta movilidad electrónica, que es ampliamente usado en una variedad de dispositivos electrónicos.  En este trabajo estudiamos el compuesto ternario Cu5In2Sb2 que fuera encontrado recientemente en el marco de un estudio del campo de fases h del sistema Cu-In. Mediante análisis por difracción de rayos X se determinó que este compuesto pertenece al sistema ortorrómbico, posee simetría Cmc21 y una celda unitaria con 36 átomos. Utilizando cálculos ab-initio basados en la teoría de la funcional densidad (DFT) y el método de ondas planas aumentadas proyectadas (PAW) implementadas en el código VASP [1], hemos obtenido nueva información electrónica, termodinámica y de estabilidad de fases para caracterizar al compuesto Cu5In2Sb2. En este trabajo reportamos la densidad electrónica de estados, parámetros de red y la energía de formación. Además, realizamos aquí un estudio teórico predictivo de las tendencias en estabilidad de fases correspondientes a varios compuestos hipotéticos estructuralmente relacionados al compuesto Cu5In2Sb2. Consideramos también la antiestructura Cu5Sb2In2, resultado de intercambiar las posiciones simétricas entre los átomos de In y Sb, y los compuestos extremos Cu5In4 y Cu5Sb4. El compuesto binario Cu5In4 resulta termodinámicamente estable respecto de los elementos Cu e In mientras que Cu5Sb4 es inestable. También encontramos que la adición de Sb a Cu5In4 estabiliza al compuesto ternario en relación al binario (hipotético). Estos resultados son discutidos a la luz del corrimiento en el rango de  estabilidad termodinámica reportado recientemente para la fase de altas temperaturas ht-Cu5Sn4 inducida por la adición de pequeñas cantidades de Sb [2]. Observamos un muy buen acuerdo entre los valores medidos y los teóricos obtenidos para las propiedades estructurales de los compuestos detectados experimentalmente.[1] G. Kresse, J. Furthmuller, Comput. Mater. Sci. 6 (1996) 15?50.[2] S. Lidin and Shu-Ying Piao, Zeitschrift für Anorganische und Allegemeine Chemie, 2010.