Bazı B12-tabanlı bileşiklerin elektronik, mekanik, dinamik ve optik özelliklerinin basınç altında incelenmesi: AB initio hesabı

Bazı B12-tabanlı bor zengini rombohedral yapıdaki katı bileşiklerin (α-B12, B12O2, B12P2, B12As2, B12C3, B13C2 ve B13N2) P= 0-350 GPa basınç altında yapısal, elektronik, Born etkin yük, elastik, termodinamik, titreşim ve optik özellikleri yoğunluk fonksiyonu teorisi kapsamında ab initio yöntemiyle hesaplanmıştır. Tüm bileşiklerin örgü parametreleri artan basınçla azama eğilimi göstermiştir. Bor atomları ve arayer atomları arasında hesaplanan bağ uzunlukları basınç altında azalmıştır. q→0 limitinde dinamik matrise analitik olmayan katkı ile belirlenen Born etkin yük tensörleri ve optik dielektrik sabitleri hesaplanmıştır. Elektronik özellikler GGA-PW91 ve kuazi-parçacık GW-GGA-PE olmak üzere iki farklı fonksiyonelle hesaplanmıştır. α-B12, B12P2, B12As2 ve B12C3 bileşiklerinin yasak bant aralığı basınçla azalırken, B12O2 bileşiğin bant aralığı basınçla artmaktadır. B13N2 ve B13C2 metalik özellik sergilerken, diğer bileşikler yarıiletken özellik göstermiştir. Tüm bileşiklerin elastik sabitleri basınç altında artış eğilimi göstermektedir. Elastik sabitler, ortam basıncında mekanik kararlılık şartını sağlamaktadırlar. Bileşiklerin hacim, kayma ve Young modülü, ses hızı, Poisson oranı, Kristal anizotropi, Vickers sertliği ve Debye sıcaklıkları elastik sabitler yardımıyla elde edilmiştir. Bileşiklerin fonon dispersiyon eğrileri ve fonon durum yoğunluğu direkt yöntem kullanılarak hesaplanmıştır. Bileşiklerin entropi, ısı kapasitesi, serbest enerji ve iç enerjinin sıcaklıkla değişimi elde edilmiştir. Optik hesaplamalar üç farklı yöntemle hesaplanmıştır: IPA, BSE ve mBSE. Soğurma katsayısı, enerji kayıp fonksiyonu, kırılma indisi, sönüm katsayısı, optik iletkenlik ve yansıtma gibi optik sabitler dielektrik fonksiyonunun sanal ve reel kısmından elde edilmiştir. Hesaplanan bütün fiziksel nicelikler mevcut deneysel ve teorik değerlerle karşılaştırılmıştır.