Першопринципне моделювання електронної структури та механічних властивостей субстехіометричного TiCx

Abstract

Представлено результати першопринципного моделювання електронної структури та механічних властивостей субстехіометричного TiCx. Розрахунок проведено методою функціоналу густини в узагальненому ґрадієнтному наближенні за допомогою пакету програм ABINIT. Обговорюються особливості електронних спектрів карбіду титану. Для аналізи електронних спектрів субстехіометричних TiCx було побудовано надкомірку з 24 атомів. Розрахунки тиску для визначення механічних модулів проводилися на надкомірках Ti₁2C₁2, Ti₁2C₁1 та Ti₁2C₁0 при їх ізотропному стисненні та розтязі. Показано, що збільшення концентрації Карбонових вакансій приводить до зменшення питомого об’єму та модуля всебічного стиснення, що добре узгоджується з попередніми результатами.

Представлены результаты первопринципного моделирования электронной структуры и механических свойств субстехиометрического TiCx. Вычисления проводились методом функционала плотности в обобщённом градиентном приближении с помощью пакета программ ABINIT. Обсуждаются особенности электронных спектров карбида титана. Для анализа электронных спектров субстехиометрических TiCx была сконструирована сверхячейка из 24 атомов. Расчёты давления для определения механических модулей проводились на сверхячейках Ti₁2C₁2, Ti₁2C₁1 и Ti₁2C₁0 при их изотропном сжатии и растяжении. Показано, что увеличение концентрации углеродных вакансий приводит к уменьшению удельного объёма и модуля всестороннего сжатия, что хорошо согласуется с предыдущими результатами.

The results of ab initio modelling of electronic structure and mechanical properties of substoichiometric TiCx are presented. The numerical calculation by means of the density functional theory within the generalized gradient approximation is carried out, using the software package ABINIT. The peculiarities of titanium carbide electronic spectra are discussed. The 24 atoms’ supercell is constructed to analyse the substoichiometric TiCx electronic spectra. The calculations of pressure for the determination of mechanical moduli are carried out on the Ti₁2C₁2, Ti₁2C₁1 and Ti₁2C₁0 supercells under their isotropic compression and stretching. As shown, an increase in the carbon vacancies’ concentration leads to a decrease in both the specific volume and the bulk modulus that is in a good agreement with previous results.