Li2XAl (X = Be, Mg ve Ca) Heusler alaşımlarının fiziksel özelliklerinin ab-initio ile incelenmesi
Investigation of the physical properties of Li2XAl (X = Be, Mg and Ca) Heusler alloys by ab-initio method
- Tez No: 956326
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET İYİGÖR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kırşehir Ahi Evran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Bu tez çalışmasında, tam Heusler yapısında olan Li₂XAl (X = Be, Mg, Ca) alaşımlarının yapısal, elektronik, elastik, termodinamik ve fonon özellikleri birinci ilke (ab initio) hesaplamalarla detaylı olarak incelenmiştir. Çalışma, yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) temelli olarak Quantum ESPRESSO yazılım paketi kullanılarak yürütülmüştür. İlk olarak, söz konusu alaşımların denge örgü parametreleri ve hacim-enerji ilişkileri üzerinden yapısal kararlılıkları değerlendirilmiştir. Elektronik bant yapısı ve durum yoğunluğu analizleri, tüm alaşımların metalik karakter sergilediğini ortaya koymuştur. Elastik katsayılar kullanılarak mekanik kararlılık kriterleri doğrultusunda alaşımların süneklik, rijitlik ve dayanım özellikleri belirlenmiştir. Termodinamik analizlerde ise Debye sıcaklığı, özgül ısı ve entropi gibi parametreler sıcaklığa bağlı olarak hesaplanmıştır. Fonon dağılımları incelendiğinde Li₂MgAl ve Li₂CaAl alaşımlarının dinamik olarak kararlı olduğu, ancak Li₂BeAl alaşımında negatif frekansların gözlemlendiği ve bu nedenle kararsız olduğu belirlenmiştir. Elde edilen tüm bu sonuçlar, Li₂XAl alaşımların elektronik ve mekanik performanslarının belirli uygulamalarda kullanılabilirliğini ortaya koyarken, özellikle Li₂MgAl ve Li₂CaAl alaşımlarının enerji depolama, iletkenlik ve spintronik gibi alanlarda ileri teknolojilere entegre edilebilecek potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, literatürde sınırlı sayıda bulunan Li-tabanlı Heusler alaşımlarına dair bilgileri genişleterek gelecekteki teorik ve deneysel araştırmalar için yol gösterici olmayı amaçlamaktadır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the structural, electronic, elastic, thermodynamic, and vibrational properties of Li₂XAl (X = Be, Mg, Ca) full-Heusler alloys have been investigated in detail using first-principles calculations based on density functional theory (DFT). The computations were performed using the Quantum ESPRESSO software package. The structural properties were initially evaluated by calculating the equilibrium lattice parameters and analyzing the energy–volume relationship. Electronic band structures and density of states (DOS) analyses revealed that all alloys exhibit metallic behavior. The elastic constants were computed to assess the mechanical stability and to determine the ductility, stiffness, and mechanical robustness of the alloys. Thermodynamic properties, including Debye temperature, specific heat, and entropy, were calculated as functions of temperature using the quasi-harmonic approximation. Phonon dispersion curves demonstrated that while Li₂MgAl and Li₂CaAl are dynamically stable, Li₂BeAl exhibits imaginary frequencies, indicating dynamic instability in its lattice structure. These findings collectively suggest that Li₂XAl alloys possess favorable electronic and mechanical properties for potential use in applications such as energy storage systems, electrical conductivity components, and spintronic devices. In particular, Li₂MgAl and Li₂CaAl stand out as promising candidates for advanced material technologies. This study aims to enhance the understanding of Li-based Heusler alloys, offering valuable insights and theoretical benchmarks for future experimental and computational research in the field.