Etude ab initio des propriétés élastiques, électroniques, optiques et thermodynamiques des composés BeP2N4 et Si3N4 pouvant avoir la structure spinelle
Loading...
Date
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Université Sétif 1 - Ferhat ABBAS , Faculté des Sciences
Abstract
Using the pseudopotential plane wave (PPW) method based on the density functional theory (DFT) with the local density approximation functional (LDA) implemented CASTEP package, an ab initio study of the structural, elastic, electronic, optical and thermodynamic properties of compounds BeP2N4 and Si3N4 has been realised. Calculated lattice parameters, structural stability and phase transition pressure (phenakite, hexagonal and spinel) of both polymorphs of these compounds have been treated and are in good agreement with available data. Pressure dependence of the single-crystal and polycrystalline elastic moduli and their related properties has been investigated. Thermal conductivity minimums for both BeP2N4 and Si3N4 polymorphs have been estimated through Clarke's and Cahill's models. Elastic anisotropy has been analyzed for both considered polymorphs. Indirect electronic fundamental band gaps ᴧ ‒ Γ and ‒ Γ have been deduced for BeP2N4 and Si3N4 respectively. Dielectric function, refractive index, extinction coefficient, absorption coefficient, reflectivity and energy loss function have been calculated as function of frequency. Employing the quasi-harmonic Debye model (QHDM), pressure and temperature dependence of some macroscopic thermodynamic parameters have been estimated and predicted for the first time for both phases of the title compound BeP2N4.
Description
En utilisant la méthode du pseudopotentiel et ondes planes (PPW) basée sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) avec l'approximation de la densité locale (LDA) implémentée dans le code CASTEP, une étude ab initio des propriétés structurales, élastiques, électroniques, optiques et thermodynamiques des composés BeP2N4,et Si3N4 a été réalisée. Les paramètres structuraux, la stabilité structurale ainsi que la transition de phase (phénakite, hexagonale et spinelle) des polymorphes de ces composés ont été traités et sont en bon accord avec les travaux disponibles dans la littérature. La dépendance en fonction de la pression des modules élastiques monocristallins et polycristallins et leurs propriétés associées a été investiguée. Les valeurs des minimums de la conductivité thermique des polymorphes BeP2N4 et Si3N4 ont été estimées par les modèles de Clarke et de Cahill. L'anisotropie élastique a été analysée pour les deux polymorphes. Des gaps électroniques fondamentaux indirects ᴧ ‒ Γ et ‒ Γ ont été déduits pour BeP2N4 et Si3N4 respectivement. La fonction diélectrique, l'indice de réfraction, le coefficient d'extinction, le coefficient d'absorption, la réflectivité et la fonction de perte d'énergie ont été calculés en fonction de la fréquence. En employant le modèle quasi-harmonique Debye (QHDM), certains paramètres thermodynamiques macroscopiques ont été estimés et prédits pour la première fois en fonction de la pression et la température pour les deux phases structurales du composé BeP2N4.