Correlaciones de parámetros de la ecuación de estado de elementos e intermetálicos: predicciones de un modelo cuasiarmónico versus esperimentos y resultados ab initio

D. BERTOLDI; S. RAMOS; N. V. GONZÁLEZ LEMUS; A. FERNÁNDEZ GUILLERMET

San Rafael, Mendoza

Taller; XIII Taller Regional de Física Estadística y Aplicaciones a la Materia Condensada; 2015

Universidad Tecnológica Nacional - Facultad Regional de San Rafael - CONICET

Se presenta un modelo deEinstein cuasiarmónico, que involucra una dependencia explícita de la temperatura característica tita_E con el volumen (V ). Como V es variable, se obtienen propiedadestermodinámicas que el modelo de Einstein estándar de los libros de texto no incluye, en particular, la formulación de una ecuación de estado (EOS). El modelo planteado consta de dos parámetros: un parámetro u0 relacionado con la energía cohesiva y un parámetro gamma_E que describe la dependencia volumétrica de tita_E. Laenergía u0 se describe en función de la distancia mediante una función F(z) que involucra el radio de Wigner-Seitz y una longitud característica ("scaling length") que depende del material; tal como sugirieron tiempo atrás Rose, Ferrante,Smith y colaboradores [1,2]. Usando este sólido de Einstein cuasiarmónico, y con suposiciones generales sobre F(z) y sus derivadas, se deducen correlaciones que involucran la energía cohesiva Ecoh y los parámetros de la EOS; en particular, el módulo de compresión B, elcoeficiente de expansión isobárico "alfa" y el coeficiente de presión del módulo de compresión B´. Estos resultados teóricos se comparan críticamente con datos experimentales de la literatura sobre metales y con cálculos ab initio de elementos y compuestos intermetálicos. Específicamente, utilizando el método PAW ("projectoraugmented-wave method") [3] implementado en el código VASP ("Vienna Ab initioSimulation Package") [4], se obtienen las relaciones energía versus volumen, laenergía cohesiva y los demás parámetros de la EOS para varios elementos y ungran número de intermetálicos binarios de los sistemas Cu-In, Cu-Sn, Ni-In y Ni-Sn. Estos compuestos, de potencial interés tecnológico, han motivado varios estudios previos [5,6]. La presente comparación entre las predicciones del modelo cuasiarmónico, los datos experimentales y la información ab initio, muestra un acuerdo significativo; lo cual sugiere que el tratamiento adoptado incorporalos ingredientes clave de la física del problema. Además, este estudio permite clarificar la existencia de efectos anarmónicos sobre los parámetros de la EOS,en particular, sobre la propiedad B´. [1] J.H. Rose, J.R. Smith, F. Guinea, J. Ferrante, Phys. Rev. B. 29 (1984) 2963. [2] P. Vinet, J.R. Smith, J. Ferrante, J.H. Rose, Phys. Rev. B. 35 (1987) 1945. [3] P.E. Blöchl, Phys. Rev. B, 50 (1994) 17953; G. Kresse, J.Joubert, Phys. Rev. B, 59 (1999) 1758[4] G. Kresse, J. Furthmüller, Comput. Mater. Sci., 6 (1996) 15. [5] S. Ramos de Debiaggi, C.Deluque Toro, G. Cabeza, A. Fernández Guillermet, J. Alloys Compd., 542(2012) 280; J. Alloys Compd., 576 (2013) 302. [6] S. Ramos de Debiaggi, N.V. Gonzalez Lemus., C. Deluque Toro, A. Fernández Guillermet, J. Alloys Compd., 619 (2015) 464-473.CallSend SMSCall from mobileAdd to SkypeYou´ll need Skype CreditFree via Skype