Sc2CdZ (Z = Ga, In, Tl) tam heusler alaşımlarının fiziksel özelliklerinin ab-initio ile incelenmesi
Ab-initio investigation of physical properties of Sc2CdZ (Z = Ga, In, Tl) full-heusler alloys
- Tez No: 1021431
- Danışmanlar: PROF. DR. AHMET İYİGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Yoğunluk fonksiyonel teorisi, Elektronik bant yapısı, Elastik özellikler, Termodinamik özellikler, Fonon spektrumu, Density functional theory, Electronic band structure, Elastic properties, Thermodynamic properties, Phonon spectrum
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, tam Heusler yapısındaki Sc2CdZ (Z = Ga, In, Tl) alaşımlarının yapısal, elektronik, mekanik (elastik), termodinamik ve fonon özellikleri ilk ilkeler (ab initio) yöntemleri kullanılarak kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Tüm hesaplamalar, Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi (DFT) çerçevesinde Quantum ESPRESSO simülasyon paketi ile gerçekleştirilmiştir. Araştırma kapsamında öncelikle bileşiklerin toplam enerji-hacim değişimleri üzerinden denge kafes parametreleri belirlenmiş ve yapısal kararlılıkları test edilmiştir. Elektronik bant yapıları ve durum yoğunluğu (DOS) analizleri incelendiğinde, ele alınan alaşımların kendilerine özgü elektronik karakterleri ortaya konmuş; ayrıca malzemelerin herhangi bir net manyetik moment sergilemediği ve manyetik olmayan (non-manyetik) bir temel duruma sahip oldukları tespit edilmiştir. Malzemelerin mekaniksel davranışlarını ve kararlılık sınırlarını belirlemek amacıyla elastik sabitleri hesaplanmış; bu verilerden yola çıkılarak süneklik, kırılganlık ve sertlik gibi mikroskobik mekanik özellikleri yorumlanmıştır. Sıcaklığa bağlı termodinamik süreçlerin anlaşılması adına Debye sıcaklığı, özgül ısı kapasitesi ve entropi gibi temel büyüklükler geniş bir sıcaklık aralığında modellenmiştir. Sistemin örgü dinamiklerini ortaya koyan fonon dağılım eğrileri analiz edildiğinde ise, her üç alaşımın da tüm Brillouin bölgesi boyunca herhangi bir negatif (sanal) frekans barındırmadığı ve dinamik olarak tam kararlı bir yapı sergilediği kesin olarak belirlenmiştir. Elde edilen teorik bulgular, kararlı yapılarıyla öne çıkan Sc2CdZ serisinin teknolojik uygulamalardaki potansiyelini değerlendirmek adına önemli veriler sunmakta olup, bu manyetik olmayan malzemelerin ileri mikroelektronik, termoelektrik veya işlevsel kaplama teknolojileri gibi alanlarda değerlendirilebileceğini göstermektedir. Bu çalışma, literatürde görece az çalışılmış olan skandiyum tabanlı Heusler alaşımlarının fiziksel mekanizmalarına ışık tutarak gelecekteki deneysel araştırmalara sağlam bir teorik temel oluşturmayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the structural, electronic, mechanical (elastic), thermodynamic, and phonon properties of Sc2CdZ (Z = Ga, In, Tl) full-Heusler alloys have been comprehensively investigated using first-principles (ab initio) methods. All calculations were performed within the framework of Density Functional Theory (DFT) using the Quantum ESPRESSO simulation package. Within the scope of the research, the equilibrium lattice parameters were initially determined through the total energy-volume variations of the compounds, and their structural stabilities were tested. Upon examining the electronic band structures and density of states (DOS) analyses, the specific electronic characteristics of the considered alloys were revealed; furthermore, it was determined that the materials do not exhibit any net magnetic moment and possess a non-magnetic ground state. To determine the mechanical behavior and stability limits of the materials, their elastic constants were calculated; based on these data, macroscopic mechanical properties such as ductility, brittleness, and hardness were interpreted. In order to understand temperature-dependent thermodynamic processes, fundamental quantities such as the Debye temperature, specific heat capacity, and entropy were modeled over a wide temperature range. When the phonon dispersion curves, which reveal the lattice dynamics of the system, were analyzed, it was conclusively determined that all three alloys do not harbor any negative (imaginary) frequencies across the entire Brillouin zone and exhibit a dynamically perfectly stable structure. The theoretical findings obtained provide significant data for evaluating the potential of the Sc2CdZ series, which stands out with its stable structures, in technological applications, indicating that these non-magnetic materials can be utilized in fields such as advanced microelectronics, thermoelectrics, or functional coating technologies. This study aims to shed light on the physical mechanisms of relatively less-studied scandium-based Heusler alloys in the literature, establishing a solid theoretical foundation for future experimental research.