Tl bakımından zengin kübik AuCu3 tipi süperiletkenlerde elektron-fonon çiftlenimi üzerine spin-orbit etkileşiminin etkisinin teorik olarak incelenmesi

Bu tez çalışmasında, ATl3 (A=Ca, Y, La ve Th) ve La3Tl'deki spin-orbit çiftleniminin (spin-orbit coupling- SOC) rolünü yapısal, elektronik, elastik, mekaniksel, fonon ve elektron-fonon etkileşim özelliklerinin teorik olarak araştırılmasıyla incelenmiştir. Hesaplamalarda Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi tabanlı Quantum Espresso paket programı kullanılmıştır. Quantum Espresso, Genelleştirilmiş Gradyan Yaklaşımı (GGA) kullanılarak ATl3 (A=Ca, Y, La ve Th) ve La3Tl bileşiklerinin fiziksel özelliklerini, özellikle de süperiletkenlik özelliklerini araştırmak için kullanılmıştır. Yerel Yoğunluk Yaklaşımında (LDA) r noktasındaki yoğunluk kullanılırken, gerçek uzaydaki yoğunluk noktadan noktaya değişmektedir. Gerçek bir malzemeyi incelerken yoğunluk gradyanının da dikkate alınması gerektiği ve GGA'da da bu değişiklik dikkate alındığı için bu çalışmada GGA kullanılmıştır. Spin-orbit çiftleniminin, incelenen bileşiklerin elektronik bant yapıları üzerindeki etkisi, spin-orbit çiftlenimi olmadan bir skaler relativistik hesaplamada var olabilecek yüksek simetri noktalarındaki bazı dejenerasyonların bu çiftlenim dikkate alınarak ortadan kaldırılmasıdır. İncelenen tüm bileşikler mekanik kararlılık standartlarını karşılamaktadır ve bu nedenle kübik AuCu3-tipi kristal yapılarında mekanik olarak kararlıdırlar. İncelenen tüm bileşikler için C11 değeri C44 değerinden daha yüksektir; bu, incelenen bileşiklerin tek yönlü sıkıştırmaya karşı dirençle karşılaştırıldığında saf kayma deformasyonuna karşı daha zayıf bir direnç gösterdiğine işaret etmektedir. Bulk modülünün kayma modülüne oranı(BH/GH)nın 1.75'ten büyük olması, önemli ölçüde sünekliğin olduğu anlamına gelir. YTl3'ün BH/GH oranı burada incelenen diğer bileşiklerden daha büyüktür ve bu da YTl3'ün diğer bileşiklerden daha iyi sünekliğe sahip olduğunun sinyalini vermektedir. La3Tl'deki La ve Tl atomlarının yer değiştirmesi, Fermi seviyesindeki fonon durum yoğunluğu N(EF)'nin değerini 2,1 kat artırmıştır. Ayrıca, bu yer değiştirme La3Tl'deki tüm fonon modlarını, LaTl3'tekinden daha yumuşak kılmıştır. Hem yumuşak fonon modları hem de yüksek N(EF), La3Tl'deki elektron-fonon etkileşimini LaTl3'tekinden çok daha güçlü kılmıştır. Spin-orbit çiftleniminin varlığı, LaTl3 ve ThTl3'ün Tc değerlerini sırasıyla %34 (1.151 K'den 1.542 K'e) ve %65 (0.479 K'den 0.793 K'e) oranında artırmış ve karşılık gelen deneysel değerler olan 1.63 K ve 0.87 K ile iyi bir uyum sağlamıştır. Sonuç olarak, yapılan hesaplamalara spin-orbit çiftleniminin dahil edilmesi CaTl3, YTl3 ve La3Tl'nin Tc değerleri için deneyle uyumu da geliştirir.