Металлы

Ab initio расчет зонной структуры и свойств модификаций соединения Ti$_3$Sb, допированного литием

М. М. Асадов^ab, С. О. Маммадова^c, С. С. Гусейнова^c, С. Н. Мустафаева^c, В. Ф. Лукичев<sup>d

a</sup> Институт катализа и неорганической химии им. М.Ф. Hагиева НАНА, Баку, Азербайджан
^b НИИ "Геотехнологические проблемы нефти, газа и химия" АГУНП, Баку, Азербайджан
^c Институт физики НАН Азербайджана, Баку, Азербайджан
^d Физико-технологический институт им. К.А. Валиева РАН, Москва, Россия

Аннотация: С использованием теории функционала плотности (DFT) в приближении локальной электронной спиновой плотности (LSDA) исследованы 2 $\times$ 2 $\times$ 2 суперъячейки на основе соединения Ti$_3$Sb, содержащие собственные вакансии и допированные атомы лития, замещающие Ti и/или Sb. DFT-LSDA вычислены структурные, электронные, магнитные свойства, энтальпия образования и энергия когезии двух модификаций соединения Ti$_3$Sb: кубическая сингония (структура типа A15; $a$ = 5.217 $\mathring{\mathrm{A}}$) и тетрагональная сингония (структура типа D8$_{\mathrm{m}}$; $a$ = 10.457 $\mathring{\mathrm{A}}$, $c$ = 5.258 $\mathring{\mathrm{A}}$). Распределение плотности состояний кубической сингонии Ti$_3$Sb имеет более металлический характер, чем для модификации D8$_{\mathrm{m}}$ Ti$_3$Sb. Усиление “металличности” в кубической модификации A15 Ti$_3$Sb можно связать с увеличением межатомного расстояния Ti–Sb. За счет этого повышается степень металлической связи при электронном взаимодействии между атомами Ti и Sb вблизи уровня Ферми.
С учетом спин-поляризованной плотности установлено, что в обеих модификациях (A15 и D8$_{\mathrm{m}}$) Ti$_3$Sb на уровне Ферми для $s$-, $p$-, $d$-состояний со спином “вверх” и спином “вниз” существует спиновый дисбаланс заселенности энергетических уровней.
DFT-LSDA расчеты дефектсодержащих суперъячеек на основе Ti$_3$Sb показывают, что вакансии Ti и/или Sb в решетке обеих модификаций (A15 и D8$_{\mathrm{m}}$) заметно повышают магнитный момент $(M)$ по сравнению со значением $M$ = 0.08 $\mu_{\mathrm{B}}$; “чистого” Ti$_3$Sb. При Li-допировании и создании собственных вакансий Ti или Sb расстояния между атомами в Ti$_3$Sb изменяются. Соответственно изменяются и образующиеся локальные магнитные моменты вблизи вакансий Ti или Sb. Рассчитаны энтальпия образования и магнитный момент суперъячеек на основе Ti$_3$Sb–Li. Введение лития (6.25 at.% Li) в решетку Ti$_3$Sb уменьшает парциальный магнитный момент Ti. Проведены DFT-расчеты структурной стабильности бинарных соединений (фаз) и установлена устойчивость конод между фазами в системе Ti–Sb–Li. Изотермический разрез системы Ti–Sb–Li построен при 298 K.

Ключевые слова: интерметаллиды Ti$_3$Sb, кубическая модификация A15, тетрагональная модификация D8$_{\mathrm{m}}$, допирование литием, Ti$_3$Sb–Li, DFT-LSDA расчет суперъячеек, электронные и магнитные свойства, фазовая стабильность Ti–Sb–Li.

Поступила в редакцию: 02.07.2022
Исправленный вариант: 02.07.2022
Принята в печать: 03.07.2022

DOI: 10.21883/FTT.2022.11.53312.395

Реферативные базы данных:

•