Preview

Вестник НЯЦ РК

Расширенный поиск

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ, ЭЛЕКТРОННЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУГЕЙСЛЕРОВСКИХ СПЛАВОВ CuNiZ (Z = Al, Ga, Sb, Sn) НА ОСНОВЕ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ

https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-2-118-124

Аннотация

В данной работе проведено систематическое исследование структурных, электронных и механических свойств полухейслеровских сплавов CuNiZ (Z = Al, Ga, Sb, Sn) на основе теории функционала плотности (DFT). Полученные результаты подтверждают динамическую и механическую стабильность этих сплавов, а также позволяют охарактеризовать их структурную симметрию и природу химических связей. Анализ электронных свойств показал, что сплавы CuNiZ обладают металлическим характером, а расчет упругих модулей и коэффициента Пуассона дал представление об их механической прочности. Дополнительно проведенные расчеты подтвердили преобладание ионной связи в данных сплавах, а также их соответствие основным критериям механической устойчивости. Сплавы CuNiAl, CuNiSb и CuNiSn оказались механически стабильными, при этом для них были определены коэффициенты анизотропии и другие упругие параметры. Данное исследование демонстрирует, что полухейслеровские сплавы CuNiZ являются перспективными кандидатами для использования в качестве функциональных материалов. В частности, их механическая прочность и структурные особенности позволяют рассматривать эти материалы как потенциальные кандидаты для применения в термоэлектрических и спинтронных устройствах.

Об авторах

Н. С. Солтанбек
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Астана



Н. А. Мерәлі
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Астана



Ф. У. Абуова
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Астана



А. У. Абуова
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Астана



Ж. Е. Зәкиева
Международный университет Астана
Казахстан

Астана



Т. М. Инербаев
Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева
Казахстан

Астана



Список литературы

1. Tavares, S., Yang, K., & Meyers, M. A. Heusler alloys: Past, properties, new alloys, and prospects // Progress in Materials Science. – Elsevier, 2023. – V. 132. – P. 101017.

2. Rogl, G., Grytsiv, A., Gürth, M., Tavassoli, A., Ebner, C., Wünschek, A., Puchegger, S., Soprunyuk, V., Schranz, W., Bauer, E., et al. Mechanical properties of half-Heusler alloys // Acta Materialia. – Elsevier, 2016. – V. 107, – P. 178–195.

3. Elphick, K., Frost, W., Samiepour, M., Kubota, T., Takanashi, K., Sukegawa, H., Mitani, S., & Hirohata, A. Heusler alloys for spintronic devices: Review on recent development and future perspectives // Science and Technology of Advanced Materials. – Taylor & Francis, 2021. – V. 22(1). – P. 235–271.

4. Webster, P. J. Heusler alloys // Contemporary Physics. – Taylor & Francis, 1969. V. 10(6). – P. 559–577.

5. Abuova, A., Merali, N., Abuova, F., Khovaylo, V., Sagatov, N., & Inerbaev, T. (2022). Electronic properties and chemical bonding in V₂FeSi and Fe₂VSi Heusler alloys // Crystals. – MDPI, 2022. – V. 12(11). – P. 1546.

6. Abuova, F., Inerbaev, T., Abuova, A., Merali, N., Soltanbek, N., Kaptagay, G., Seredina, M., & Khovaylo, V. Structural, electronic, and magnetic properties of Mn₂Co₁₋ₓVXZ (Z = Ga, Al) Heusler alloys: An insight from DFT study // Magnetochemistry. – MDPI, 2021. – V. 7(12). – P. 159.

7. Rogl, G., & Rogl, P. F. Development of thermoelectric half-Heusler alloys over the past 25 years // Crystals, – MDPI, 2023. – V. 13(7). – P. 1152.

8. Quinn, R. J., & Bos, J.-W. G. Advances in half-Heusler alloys for thermoelectric power generation // Materials Advances. – Royal Society of Chemistry, 2021. – V. 2(19). – P. 6246–6266.

9. Elphick, K., Frost, W., Samiepour, M., Kubota, T., Takanashi, K., Sukegawa, H., Mitani, S., & Hirohata, A. Heusler alloys for spintronic devices: Review on recent development and future perspectives // Science and Technology of Advanced Materials. – Taylor & Francis, 2021. – V. 22(1). – P. 235–271.

10. Kresse, G., & Furthmüller, J. Efficient iterative schemes for ab initio total-energy calculations using a plane-wave basis set // Physical Review B. – American Physical Society, 1996. – V. 54(16). – P. 11169–11186. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.54.11169

11. Kresse, G., & Furthmüller, J. Efficiency of ab-initio total energy calculations for metals and semiconductors using a plane-wave basis set // Computational Materials Science. – 1996. – V. 6(1). – P. 15–50. https://doi.org/10.1016/0927- 0256(96)00008-0

12. Perdew, J. P., Burke, K., & Ernzerhof, M. Generalized gradient approximation made simple // Physical Review Letters. – APS, 1996. – V.77(18). – P. 3865.

13. Fu, H., Li, D., Peng, F., Gao, T., & Cheng, X. Ab initio calculations of elastic constants and thermodynamic properties of NiAl under high pressures // Computational Materials Science. – 2008. – V. 44(2). – P. 774–778. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2008.04.014

14. Wang, W.-Z., & Wei, X.-P. Half-metallic antiferromagnetic in Mn₂ZnCa // Computational Materials Science. – 2011. – V. 50(7). – P. 2253–2256. https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.02.011

15. Guo, S.-D., & Liu, B.-G. (2011). Improved half-metallic ferromagnetism of transition-metal pnictides and chalcogenides calculated with a modified Becke-Johnson exchange potential. Europhysics Letters, 93(4), 47006. https://doi.org/10.1209/0295-5075/93/47006

16. Wu, Z. J., Zhao, E. J., Xiang, H. P., Hao, X. F., Liu, X. J., & Meng, J. Crystal structures and elastic properties of superhard IrN₂ and IrN₃ from first principles // Physical Review B. – 2007. – V. 76(5). – P. 054115. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.76.054115

17. Evecen, M. First-principles study on the structural, elastic, electronic and vibrational properties of scandium-based intermetallic compounds (ScX, X = Co, Rh, and Ir) under pressure // Journal of Nanoelectronics and Optoelectronics. 2017. – V. 12(2). – P. 100–108. https://doi.org/10.1166/jno.2017.2042


Рецензия

Для цитирования:


Солтанбек Н.С., Мерәлі Н.А., Абуова Ф.У., Абуова А.У., Зәкиева Ж.Е., Инербаев Т.М. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНЫХ, ЭЛЕКТРОННЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛУГЕЙСЛЕРОВСКИХ СПЛАВОВ CuNiZ (Z = Al, Ga, Sb, Sn) НА ОСНОВЕ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ. Вестник НЯЦ РК. 2025;(2):118-124. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-2-118-124

For citation:


Soltanbek N.S., Merali N.A., Abuova A.U., Abuova F.U., Zakiyeva Z.Y., Inerbaev T.M. FIRST-PRINCIPLES STUDY OF THE STRUCTURAL, ELECTRONIC, AND MECHANICAL PROPERTIES OF CuNiZ (Z = Al, Ga, Sb, Sn) HALF-HEUSLER ALLOYS. NNC RK Bulletin. 2025;(2):118-124. (In Kazakh) https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-2-118-124

Просмотров: 3


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-7516 (Print)
ISSN 1729-7885 (Online)