Vacancies and substitutional defects in multicomponent diboride Ti0.25Zr0.25Hf0.25Ta0.25B2: first-principle study

Abstract

Pomocí výpočtů ab initio zkoumáme tvrdý a elektricky vodivý multikomponentní diborid Ti0,25Zr0,25Hf0,25Ta0,25B2 o vysoké tepelné stabilitě. Soustředíme se na vliv poruch (buď vakancí, nebo atomů C, tedy poruch relevantních pro četné experimenty včetně našeho vlastního) na charakteristiky materiálu. Byly prozkoumány různé druhy, koncentrace i rozložení poruch a byla rozpoznána uspořádání vedoucí na nejnižší formovací energie. Prokazujeme, že náhrada atomů B atomy C je méně výhodná než tvorba bórových vakancí. Ukazujeme, že vakance upřednostňují shlukování do rozsáhlejší plošné oblasti bez atomů, minimalizujíce počet přerušených vazeb B–B a objem na atom, zatímco uhlíkové substituce na bórových pozicích shlukování neupřednostňují a mají sklon minimalizovat počet vazeb C–C. Odhalujeme vliv vakancí na mechanické a elektronické vlastnosti a získané výsledky používáme k vysvětlení experimentálních údajů.