Ti2CoZ(Z=Al, Ga, In, Si, Ge, Sn, P, As, Sb) ve Ti2Q(Q=Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu,Zn)Si Heusler alaşımlarının elektronik ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

1903 senesinde mühendis ve kimyacı Friedrich Heusler, Cu2MnAl alaşımının ferromanyetik özelliği olduğunu keşfetti. Daha sonra benzer alaşımlar keşfedildi. Bu elementler tek başına ferromanyetik olmadığı halde, alaşım halinde yarı metal ve ferromanyetiktir. 1934'te Heusler, Cu2MnAl alaşımında bulunan Mn atomlarının X-ışınları ile konfigürasyonunu belirledi. 1983 yılında Groot ve ekibi ilk defa yarı metal ifadesini kullandı ve daha sonra Japon araştırmacılar 1990'lı yıllarda bu malzemelerin yarı metal özelliğini kanıtladı. X2YZ formu Tam Heusler olarak adlandırılır ve kristal yapısı L21 tipindedir. XYZ formu yarı Heusler olarak adlandırılır ve kristal yapısı C1b tipindedir. X elementi ile Y elementi d orbital elektronuna sahip geçiş metalleri, Z ise sp orbital elektronuna sahip ana grupta bulunan IIIA, IVA ve VA elementleridir. Bu ferromanyetik olmayan elementlerle elde edilen manyetik alaşımların, farklı termal, elektriksel ve manyetik özellikler göstermeleri sebebiyle araştırmacıların ilgisini çekmiştir. Bu özelliklerde çok fazla element olması nedeniyle çok farklı Heusler alaşımı oluşturulabilir. Bu tezde, alaşımlarla ilgili temel bilgiler verilmiştir. Daha sonra Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi hakkında ayrıntılı bilgi verilmiş ve bu teoride kullanılan farklı yöntemler anlatılmıştır. Bu çalışmada Heusler bileşiklerinin L21 ve XA yapılarının elektronik ve manyetik özelliklerinin teorik olarak incelenmesi, ab-initio FPLO yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Hesaplamalar, değişim korelasyon potansiyeline genelleştirilmiş gradyan yaklaşımı (GGA) kullanılarak yapıldı. Başlangıçta temel durumu belirledik. Çeşitli manyetik fazları (ferromanyetik, antiferromanyetik, manyetik olmayan ve birkaç olası ferrimanyetik konfigürasyon) varsayarak hem L21 yapısı hem de XA yapısı için örgü sabitinin bir fonksiyonu olarak toplam enerji hesaplamaları yaptık. Bu çerçevede Ti2QZ temelli tam Heusler ve ters Heusler alaşımlarının, herbirinin ayrı ayrı taban durum hali yani en düşük enerji seviyeleri, ayrıca tam Heusler ve ters Heusler alaşımlarının birbiriyle kıyaslamalı taban durum hali yani en düşük enerji seviyeleri araştırıldı.