AB2 oksit bileşiğinin yüksek basınç altındaki faz geçişleri: AB initio sabit basınç çalışması

Bu çalışmada, AB2 türü oksit yapılardan TiO2 kristalinin tetragonal anataz (I41/amd) yapısının yüksek basınç altında faz geçişini, ab initio tekniği ve Genelleştirilmiş Gradyan Yaklaşımını (GGA) kullanarak araştırdık. Çalışmada, simülasyon programı olarak Siesta kullanılmıştır. Simülasyon sürecinde, ilk önce yapının 0 GPa basınç altında relaks olmasını sağladık ve daha sonra basınç, 10 GPa'lık artışlarla yükseltildi. Yapının simetrisinin ilk kez 40 ve 50 GPa basınçlarda değiştiği gözlemlendi. Bu yapılar, ara faz olarak C2/c ve C2/m yapılardır. Basınç 60 GPa uygulandığında, simülasyon hücresinin örgü parametrelerinde ve hacminde önemli bir değişim gözlendi ve hacimde %13 civarında bir azalma olduğu tespit edildi. Yapının KPLOT programı ile incelendiğinde, birinci dereceden faz geçişinin olduğu ve yapının ortorombik uzay grubu (Pnma) simetrisine sahip olduğu gözlemlendi. Anataz birim hücre parametreleri a=3,7806 Å, b=3,7806 Å, c=9,4997 Å ve Pnma birim hücre parametreleri de a=5,0028 Å, b=2,9265 Å, c=5,8755 Å olarak bulundu. Ek olarak, faz geçişi, Birch-Murnaghan durum denklemi kullanılarak entalpi hesaplamalarıyla belirlendi. Anataz ve Pnma basınç-entalpi grafikleri çizildiğinde, bu iki grafiğin kesiştiği nokta bize faz geçişinin olduğu değeri verdi. Bu değerin 13,5 GPa civarında olduğu görüldü. Sonuçların daha önceki deneysel ve teorik araştırmalarla uyumlu olduğu kaydedildi.