Випуски МФіНТ »  Том 46, випуск 3

Електронна структура нітриду Алюмінію та його твердих розчинів з Оксиґеном та Алюмінієм

В. М. Уваров, Е. М. Руденко, Ю. В. Кудрявцев, М. В. Уваров, І. В. Короташ, М. В. Дякін

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна

Отримано: 22.08.2023; остаточний варіант - 22.08.2023. Завантажити: PDF

За допомогою зонних розрахунків у моделі FLAPW (the full-potential linearized augmented-plane-wave) одержано інформацію про енергетичні, зарядові та просторові характеристики нітриду Алюмінію та його твердих розчинів - моделів з Оксиґеном та Алюмінієм. Встановлено, що утворення розчинів супроводжується зменшенням густини електронів у міжатомових областях. Супутнє пониження ковалентности міжатомових взаємодій приводить до зменшення енергій зв’язку та збільшення об’єму елементарних комірок сполук. Перехід від нітриду Алюмінію до його енергетично «найближчого» оксиду супроводжується зменшенням енергії зв’язку на 1,25 еВ, що в температурній шкалі становить понад 14,5$\cdot10^{3}$ К. Це корелює з високою стійкістю нітриду Алюмінію до процесів його окиснення. Формування стопу втілення з Алюмінієм виявляється ще більш малоймовірною подією з причини ще більшого зменшення його енергії зв’язку - на 2,84 еВ.

Ключові слова: зонні розрахунки, електронна будова, нітрид Алюмінію, тверді розчини.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v46/i03/0199.html

PACS: 61.50.Lt, 71.15.Ap, 71.15.Mb, 71.15.Nc, 71.20.Nr, 71.27.+a, 81.05.Zx

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. A. W. Weimer, G. A. Cochran, G. A. Eisman, J. P. Henley, B. D. Hook, L. K. Mills, T. A. Guiton, A. K. Knudsen, N. R. Nicholas, J. E. Volmering, and W. G. Moore, J. Am. Ceram. Soc., 77: 3 (1994). Crossref
  2. A. V. Virkar, T. B. Jackson, and R. A. Cutler, J. Am. Ceram. Soc., 72: 2031 (1989). Crossref
  3. T. J. Mroz, Jr., Am. Ceram. Soc. Bull., 71: 782 (1992).
  4. P. T. B. Shaffer and T. J. Mroz, Jr., Aluminum Nitride (Advanced Refractory Technology, Inc., 1991).
  5. A. Glen, R. A. Slack, R. Tanzilli, O. Pohl, and J. W. Vandersande, J. Phys. Chem. Solids, 48: 141 (1987).
  6. O. Ye. Pogorelov, O. V. Filatov, E. M. Rudenko, I. V. Korotash, and M. V. Dyakin, Progress in Physics of Metals, 24, No. 2: 239 (2023). Crossref
  7. E. M. Rudenko, A. O. Krakovnyy, M. V. Dyakin, I. V. Korotash, D. Yu. Polots’kyy, and M. A. Skoryk, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 8: 989 (2022) (in Ukrainian). Crossref
  8. A. Siegel, K. Parlinski, and U. D. Wdowik, Phys. Rev. B, 74, 104116 (2006). Crossref
  9. G. R. Kline and K. M. Lakin, Appl. Phys. Lett., 43, 750 (1983). Crossref
  10. H. Vollstadt, E. Ito, M. Akaishi, S. Akimoto, and O. Fukunaga, Proc. Japan Acad., 66, Ser. B: 7 (1990). Crossref
  11. I. Petrov, E. Mojab, R. C. Powell, J. E. Greene, L. Hultman, and J.-E. Sundgren, Appl. Phys. Lett., 60: 2491 (1992). Crossref
  12. S. Strite and H. Morkoc, J. Vac. Sci. Technol. B, 10: 1237(1992). Crossref
  13. E. Ruiz, S. Alvarez, and Pere Alemany, Phys. Rev. B, 49: 7115 (1994). Crossref
  14. Fedir Sizov, Zinoviia Tsybrii, Ihor Korotash, and Eduard Rudenko, IR Blocking and Transparent in Visible and THz Filters // LAP LAMBERT Academic Publishing; Published on: 2018-08-10. 88 p. ISBN-13: 978-613-9-89803-9.
  15. E. Rudenko, Z. Tsybrii, F. Sizov, I. Korotash, D. Polotskiy, M. Skoryk, M. Vuichyk, and K. Svezhentsova, J. Appl. Phys., 121, No. 13: 135304 (2017). Crossref
  16. Z. Tsybrii, F. Sizov, M. Vuichyk, I. Korotash, and E. Rudenko, Infrared Phys. Technol., 107: 103323 (2020). Crossref
  17. Q. Xia, H. Xia, and A. L. Ruoff, J. Appl. Phys., 73: 8193 (1993). Crossref
  18. M. Durandurdu, J. Alloys and Compd., 480: 917 (2009). Crossref
  19. L. Hultman, S. Benhenda, G. Radnoczi, J.-E. Sundgren, J. E. Greene, and I. Petrov, Thin Solid Films, 215: 152 (1992). Crossref
  20. M. Ueno, A. Onodera, O. Shimomura, and K. Takemura, Phys. Rev. B, 45: 10123 (1992). Crossref
  21. S. Uehara, T. Masamoto, A. Onodera, M. Ueno, O. Shimomura, and K. Takemura, J. Phys. Chem. Solids, 58: 2093 (1997). Crossref
  22. E. Gabe, Y. LePage, and S. L. Mair, Phys. Rev. B, 24: 5634 (1981). Crossref
  23. C. Carlone, K. M. Lakin, and H. R. Shanks, J. Appl. Phys., 55: 4010 (1984). Crossref
  24. A. T. Collins, E. C. Lightowlers, and P. J. Dean, Phys. Rev., 158: 833 (1967). Crossref
  25. V. A. Fomichev, Fiz. Tverd. Tela (Leningrad), 10, 763 (1968) [Sov. Phys. Solid. State, 10: 597 (1968)].
  26. R. V. Kasowski and F. S. Ohuchi, Phys. Rev. B, 35: 9311 (1987). Crossref
  27. M. Gautier, J. P. Duraud, and C. Le Gressus, Surf. Sci., 178: 201 (1986). Crossref
  28. K. Tsubouchi, K. Sugai, and N. Mikoshiba, In 1981 Ultrasonics Symposia Proceedings, edited by B. R. McAvoy (IEEE, New York, 1981), p. 375.
  29. W. M. Yim, E. J. Stofko, P. J. Zanzucchi, J. I. Pankove, M. Ettenberg, and S. L. Gilbert, J. Appl. Phys., 44: 292 (1973). Crossref
  30. B. Hejda, Phys. Status Solidi, 32: 407 (1969). Crossref
  31. S. Bloom, J. Phys. Chern. Solids, 32: 2027 (1971). Crossref
  32. D. Jones and A. H. Lettington, Solid State Commun., 11: 701 (1972). Crossref
  33. W. Y. Ching and B. N. Harmon, Phys. Rev. B, 34: 5305 (1986). Crossref
  34. A. Kobayashi, O. Sankey, S. M. Yolz, and J. D. Dow, Phys. Rev. B, 28: 935 (1983). Crossref
  35. L. M. Goldman, R. Twedt, S. Balasubramanian, and S. Sastri, Proc. SPIE, 8016 (2011).
  36. J. W. McCauley, P. Patel, M. W. Chen, G. Gilde et al, J. Eur. Ceram. Soc., 29: 223 (2009). Crossref
  37. H. Li, P. Mina, N. Songa, A. Zhanga et al, Ceram. Int., 45: 8188 (2019).
  38. E. M. Rudenko, V. Ye. Panarin, P. O. Kyrychok, M. Ye. Svavilnyi, I. V. Korotash, O. O. Palyukh, D. Yu. Polotskyi, and R. L. Trishchuk, Progress in Physics of Metals, 20, No. 3: 485 (2019). Crossref
  39. V. F. Semenyuk, E. M. Rudenko, I. V. Korotash, L. S. Osipov, D. Yu. Polotskiy, K. P. Shamray, V. V. Odinokov, G. Ya. Pavlov, and V. A. Sologub, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 33, No. 2: 223 (2011).
  40. V. F. Semenyuk, V. F. Virko, I. V. Korotash, L. S. Osipov, D. Yu. Polotsky, E. M. Rudenko, V. M. Slobodyan, and K. P. Shamrai, Probl. At. Sci. Technol., 4: 179 (2013).
  41. C. Yeh, Z. W. Lu, S. Froyen, and A. Zunger, Phys. Rev. B, 46: 10086 (1992). Crossref
  42. D. Singh, Planewaves, Pseudopotentials and LAPW Method (Boston: Kluwer Academic: 1994). Crossref
  43. J. P. Perdew, S. Burke and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett., 77 (1996). Crossref
  44. P. Blaha, K. Schwarz, G. K. Madsen et al., An Augmented Plane Wave + Local Orbitals Program for Calculating Crystal Properties (Wien: Karlheinz Schwarz Techn. Universiteit: 2001).
  45. http://www.wien2k.at/reg_user/faq/
  46. J. Murrel, S. Kettle, and J. Tedder, Teoriya Valentnosti [Theory of Valence] (Moskva: Mir: 1968).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2024 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»