通过第一性原理方法研究近期合成的 NaInS2-xSex 固溶体中 Se 掺杂对潜在热机械应用的影响
材料科学
2020-10-06 v1
摘要
在本工作中，使用密度泛函理论研究了 NaInS2-xSex（x = 0、0.5、1.0、1.5 和 2.0）化合物的结构以及迄今尚未探索的热学与力学性质。此外，随着 Se 含量的变化，研究了 NaInS2-xSex 的弹性各向异性指数与硬度。所有研究中的化合物均确认具有力学稳定性。剪切模量与体积模量之比（G/B）较低，表明 NaInS2-xSex（x = 0.5 和 1.5）化合物表现出损伤容限（延展性）性质，而其余组分本质上为脆性。预测的硬度（H）值也受 Se 含量影响，顺序如下：H (NaInSSe) > H (NaInS2) > H (NaInSe2) > H (NaInS1.5Se0.5) > H (NaInS0.5Se1.5)。所有研究的各向异性指数均表明 NaInS2-xSex 化合物具有各向异性。Mulliken 键布居分析表明，当 S 被 Se 取代时，In-S/Se 键的共价程度降低。低德拜温度（{\Theta}D）和低最小热导率（Kmin）的起源已通过考虑化合物的平均原子量（M/n）和平均键强成功解释。利用准谐德拜模型估算并讨论了热容（Cv、Cp）和线热膨胀系数（{\alpha}）的温度依赖性。Kmin、{\Theta}D 和 {\alpha} 的低值以及损伤容限行为清楚地表明，NaInS2-xSex（x = 0.5 和 1.5）化合物可用作高温应用中有前景的热障涂层材料。
引用
@article{arxiv.2010.01796,
title = {Influence of Se doping in recently synthesized NaInS2-xSex solid solutions for potential thermo-mechanical applications studied via first-principles method},
author = {M. M. Hossain and M. A. Ali and M. M. Uddin and M. A. Hossain and M. Rasadujjaman and S. H. Naqib and M. Nagao and S. Watauchi and I. Tanaka},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.01796},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 11 figures, 7 Tables