1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 7, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 7, стр. 78-85

Влияние примесей на стабильность фаз Ti5Si3 и TiSi

Л. С. Чумакова 1, А. В. Бакулин 1, *, С. Е. Кулькова 1, 2

1 Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
Томск, Россия

2 Национальный исследовательский Томский государственный университет
Томск, Россия

* E-mail: bakulin@ispms.tsc.ru

Поступила в редакцию 16.01.2023
После доработки 16.02.2023
Принята к публикации 20.02.2023

Аннотация

Методом проекционных присоединенных волн рассчитаны полные энергии ряда интерметаллических фаз Ti–Si. Показано, что значения энтальпии образования Ti5Si3 и TiSi практически равны. Обсуждаются особенности плотности электронных состояний рассмотренных силицидов титана и ее эволюция при увеличении содержания кремния. Рассчитаны энергии образования легированных силицидов титана Ti5Si3 и TiSi в зависимости от положения примеси на разных подрешетках. Установлено, что элементы 3d-периода предпочтительно замещают титан в Ti5Si3, тогда как в TiSi элементы второй половины 3d-периода замещают кремний. Изучено влияние примесей на относительную стабильность соединений. Показано, что практически все рассмотренные элементы повышают стабильность фазы Ti5Si3 относительно TiSi за исключением Сu, Zn, Al и Ga. Результаты расчетов согласуются с имеющимися экспериментальными данными.

Ключевые слова: силициды титана, фазовая стабильность, электронная структура, теория функционала плотности.

Список литературы

  1. Gambino J.P., Colgan E.G. // Mater. Chem. Phys. 1998. V. 52. № 2. P. 99.

  2. Chen L.J. Silicide technology for integrated circuits. L.: IET, 2009.

  3. Takasugi T. // Mater. Res. Soc. Sympos. Proc. 1991. V. 213. P. 403.

  4. Grabke H.J., Meier G.H. // Oxid. Met. 1995. V. 44. P. 147.

  5. Meyer M.K., Akinc M. // J. Amer. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 4. P. 938.

  6. Li X.Y., Taniguchi S., Matsunaga Y. et al. // Intermetallics. 2003. V. 11. № 2. P. 143.

  7. Jiang H.R., Wang Z.L., Ma W.S. et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2008. V. 18. № 3. P. 512.

  8. Huang J., Zhao F., Cui X. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 582. P. 152444.

  9. Massalski T.B. Binary alloy phase diagrams. Materials Park. V. 2. Ohio: ASM, 1986. P. 2054.

  10. Villars P., Calvert L.D. Pearsons handbook of crystallographic data for intermetallic phases. Metals Park, Ohio: ASM, 1985.

  11. Colinet C., Tedenac J.C. // Intermetallics. 2010. V. 18. № 8. P. 1444.

  12. Ekman M., Ozoliņš V. // Phys. Rev. B. 1997. V. 57. № 8. P. 4419.

  13. Colinet C., Wolf W., Podloucky R. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 4. P. 041910.

  14. Shao G. // Acta Mater. 2005. V. 53. № 13. P. 3729.

  15. Wang T., Chen J.A., Ling X. et al. // Modern Phys. Lett. B. 2006. V. 20. № 7. P. 343.

  16. Robins D.A., Jenkins I. // Acta Met. 1955. V. 3. № 6. P. 598.

  17. Savin V.D. // Russ. J. Phys. Chem. 1973. V. 47. P. 1423.

  18. Golutvin Yu.M. // Russ. J. Phys. Chem. 1959. V. 33. P. 164.

  19. Маслов В.М., Неганов А.С., Боровинская И.П. и др. // Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14. № 6. С. 73.

  20. Meschel S.V., Kleppa O.J. // J. Alloys Compd. 1998. V. 267. № 1. P. 128.

  21. Kematick R.J., Myers C.E. // Chem. Mater. 1996. V. 8. № 1. P. 287.

  22. Topor L., Kleppa O.J. // J. Met. Trans. A. 1985. V. 17. P. 1217.

  23. Williams J.J., Ye Y.Y., Kramer M.J. et al. // Intermetallics. 2000. V. 8. № 8. P. 937.

  24. Blöchl P.E. // Phys. Rev. B. 1994. V. 50. № 24. P. 17953.

  25. Kresse G., Joubert D. // Ibid. 1999. V. 59. № 3. P. 1758.

  26. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865.

  27. Чумакова Л.С., Бакулин А.В., Кулькова С.Е. // ЖЭТФ. 2022. Т. 161. Вып. 6. С. 874.

  28. Manz T.A., Limas N.G. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 47 771.

  29. Limas N.G., Manz T.A. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 45 727.

  30. Бакулин А.В., Кулькова С.Е. // ЖЭТФ. 2018. Т. 154. Вып. 6 (12). С. 1136.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал