Üçlü eşatomik MoRuP, WRuP, HfırSi, TiIrSi ve ZrIrSi süperiletkenlerinin fiziksel özelliklerinin teorik olarak incelenmesi

Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (YFT), fizik, kimya ve malzeme biliminde yaygın olarak kullanılan çok yönlü ve popüler bir yöntemdir. Malzemelerin elektronik yapısını hesaplamak için kullanılır ve özellikle yeni sentezlenen veya sentezlenmesi muhtemel olan sistemlerin fiziksel özelliklerini araştırmada önemli bir rol oynar. Deneysel çalışmalarda, ortam şartları, maliyet ve zaman gibi kısıtlamalar malzemelerin özelliklerini belirlemeyi zorlaştırır. YFT, bu zorlukların üstesinden gelmek için etkili bir çözüm sunar. Henüz sentezlenmemiş veya sentezlenebilecek malzemelerin fiziksel özelliklerini, deneysel çalışmalara gerek kalmadan tahmin etmeye olanak tanır. Bu sayede, daha az maliyet ve daha kısa sürede çeşitli fiziksel özellikleri belirlemek mümkün hale gelir. Bu tez çalışmasında, MoRuP, WRuP, HfIrSi, ZrIrSi ve TiIrSi bileşiklerinin ortorombik TiNiSi-tipi yapılarında yapısal, elektronik, elastik, mekanik, fonon ve elektron-fonon etkileşim özelliklerini incelemek için yoğunluk fonksiyonel teorisi ile genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı ve düzlem dalgası psödopotansiyel yöntemi kullanılmıştır. Elektronik yapı ve elektron durum yoğunluğu sonuçlarının derinlemesine incelenmesi, çoğunluğu Fermi seviyesine yakın olan elektronik durumların geçiş metallerinin d orbitallerinden kaynaklandığını göstermektedir. Bu gözlem, bu bileşiklerin metalik özelliklerini doğrulamaktadır. Aynı zamanda, ab initio elektronik yapı hesaplamaları, deneysel ve teorik bulguları destekleyen BCS süperiletkenliğini gösterir. HfIrSi, ZrIrSi ve TiIrSi gibi izo-yapılı düzenlemelere sahip malzemelerin temel elektronik yapılarının benzer olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, ZrIrSi ve izo-yapılı malzemelerdeki süperiletkenlik özelliklerinin geleneksel BCS mantığı çerçevesinde iyi anlaşılabileceği düşünülmektedir. Bununla birlikte, bu malzemelerin elektronik yapıları birbirine benzer olsa da, fonon yapıları farklıdır. Bu çalışmada, bu ilginç malzemelerin elastik modülleri ilk kez hesaplanmış ve tüm ortorombik bileşiklerin mekanik olarak kararlı ve esnek oldukları görülmüştür. Elastik sabitlerin ve modüllerin incelenmesi, bu malzemelerin mekanik dayanıklılığını ve performansını anlamamıza değerli bir katkı sağlar. Tüm bileşiklerin fonon dağılım spektrumu sadece pozitif frekansları içerir, bu da onların basit ortorombik TiNiSi-tipi kristal yapısında dinamik olarak kararlı olduklarını gösterir. Ortorombik MoRuP ve WRuP'nin süperiletkenliği, Mo 4d ve W 5d elektronlarının Mo-W bağlantılı örgü titreşimleriyle etkileşimine dayanmaktadır. MoRuP için elektron-fonon etkileşim parametresi 0.98 ve WRuP için ise 0.68 olarak hesaplanmıştır. Bu değerler, bu ortorombik bileşiklerin güçlü geleneksel BCS-tipi süperiletkenlere ait olduğunu göstermektedir. Ayrıca, elektron-fonon etkileşimi hesaplamaları sonucunda HfIrSi için ortalama λ değeri 0.59, ZrIrSi için 0.53 ve TiIrSi için 0.49 olarak bulunmuştur. Bu da tüm bileşiklerin, fononlardan kaynaklanan süperiletkenlik sergilediğini göstermektedir. Bu sonuçlar, tüm bu malzemelerin xx geleneksel BCS-tipi süperiletkenlere ait olduğunu işaret etmektedir. Son olarak, MoRuP için süperiletken geçiş sıcaklığı değeri 16.5 K, WRuP için 5.68 K, HfIrSi için 2.7 K, ZrIrSi için 2K ve TiIrSi için 1.63 K olarak hesaplanmıştır ve bunlar deneysel olarak belirlenen sırasıyla 15.5 K, 5.5 K, 3.5 K, 2.04 K ve 1.4 K değerleriyle iyi bir uyum içindedir. Bu değerler, bu malzemelerin potansiyel uygulamalarını ve süperiletkenlik özelliklerini anlamak açısından önemlidir. Ayrıca, bu çalışma deneysel çalışan bilim insanlarına öngörü sağlayacak ve mühendisler için yol gösterici olarak değerli bir katkı sunacaktır. Bu malzemelerin çeşitli alanlardaki kullanımı ve tasarımı açısından da önemli bilgiler sağlamaktadır.