АНІЗОТРОПІЯ ПРУЖНИХ ТА АКУСТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ КРИСТАЛІВ AgGaTe2 1

Abstract

У рамках теорії функціоналу густини з використанням програми CASTEP, що базується на методі псевдопотенціалу з базисом плоских хвиль блохівського типу, проведено першопринципні обрахунки пружних властивостей кристала AgGaTe2. Отримано повну матрицю коефіцієнтів пружної жорсткості Сij з використанням узагальненого градієнтного наближення як обмінно-кореляційний функціонал. Показано, що розраховані коефіцієнти пружної жорсткості задовольняють критерій Борна стабільності матеріалу для тетрагональної симетрії. Коефіцієнти пружної жорсткості використано для оцінки лінійної стисливості ka і kc вздовж осі a та c, відповідно. Розраховані значення стисливості є такими: ka = 8,9 · 10–3 ГПa–1 та kс =10,3 · 10–3 ГПa–1, для а та с напрямків, відповідно. Звідси об’ємна стисливість для кристала AgGaTe2 становить k = 28,1 · 10–3 ГПa–1. Показано, що досліджуваний кристал володіє значною анізотропією пружних властивостей. Проведено аналіз анізотропії з метою її кількісної та якісної оцінки. Розраховано універсальний індекс анізотропії AU, який характеризує анізотропію як модуля стиску кристала так і анізотропію модуля зсуву. Для кристала AgGaTe2 універсальний індекс анізотропії рівний 1,015, що суттєво відрізняється від нуля і говорить про значну анізотропію. Зазвичай головний внесок у анізотропію пружних властивостей дає модуля зсуву G. Побудовано та проаналізовано просторові 3D розподіли пружних модулів таких як модуль Юнга E, об’ємний модуль пружності B та модуль зсуву G кристала. Показано, що об’ємний модуль стиску для кристала характеризується сферичною поверхнею, що відповідає майже ізотропному випадку. Найбільша анізотропія отримана для розподілу модуля зсуву G. Розраховано розподіли швидкостей поширення акустичних хвиль у кристалі для порщон (100) і (001) та проаналізовано їх анізотропію. Отримано теоретичну температуру Дебая досліджуваного кристала.