ZrRuP Bileşiğinin Süperiletkenlik Özelliğine Faz Geçişi Etkisinin Teorik İncelenmesi

Abstract

Hekzagonal ZrRuP (h-ZrRuP) ve ortorombik ZrRuP (o-ZrRuP) bileşiklerinin yapısal, elektronik, elastik, mekanik, titreşimsel ve elektron-fonon etkileşimi özellikleri ilkprensipler pseudopotansiyel yöntemi kullanılarak hesaplanmıştır. Fermi enerjisine yakın her iki fazın elektronik hallerinin oluşumunda geçiş metali atomlarının d elektronları etkindir ve bu elektronlar ZrRuP'nin her iki fazında da süperiletken hal oluşumunda daha aktif bir rol oynamaktadır. Elastik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi ile h-ZrRuP bileşiğinin o-ZrRuP'den daha yumuşak olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Tez çalışmasında deneysel olarak süperiletken oldukları belirlenmiş farklı kristal yapıya sahip malzemelerin yapısal, elektronik, titreşim ve elektron-fonon etkileşim özellikleri yoğunluk fonksiyonel teorisi kullanılarak hesaplanmıştır. Bu hesaplamalarda spin-orbit etkisinin bileşiklerin incelenen fiziksel özellikleri üzerinde nasıl bir etki oluşturduğu araştırılmıştır. Elde edilen veriler tez kapsamında sunulmuştur. Bileşiğin farklı kristal yapılarının incelenmesi sonucunda spin-orbit etkisinin her bir faz için farklı etkiler ortaya çıkardığı bulunmuştur. Her iki faz için fonon dağılım eğrilerinin karşılaştırılması, h-ZrRuP'nin düşük enerjili enine akustik fonon modunun o-ZrRuP'den çok daha yumuşak olduğunu gösterir. Bu fonon modunun yumuşak karakteri h-ZrRuP'de güçlü elektron-fonon etkileşimi sağlar. Bu nedenle, h-ZrRuP için elektron-fonon etkileşim parametresi, o-ZrRuP için karşılık gelen 0.57 değerinden oldukça büyük olan 1.25'e eşittir. Sonuç olarak, elde edilen fonon ve elektron-fonon etkileşimi özellikleri, süperiletken geçiş sıcaklığının h-ZrRuP için o-ZrRuP'den daha yüksek olmasını sağlamıştır. Süperiletkenliğe geçiş sıcaklık değeri h-ZrRuP için 12.49 K ve o-ZrRuP için 3.89 K olarak hesaplanmış olup, deneysel değerler olan 12.93 K ve 3.82 K uyum içerisinde bulunmuştur.

The structural, electronic, elastic, machanical, vibrational and electron-phonon interaction properties of hexagonal ZrRuP (h-ZrRuP) and orthorhombic ZrRuP (o- ZrRuP) compounds are investigated by using first-principles pseudopotential method. The calculations show that the electronic density of states near the Fermi level is dominated by the d orbitals of transition metals for both phases. With investigating elastic and mechanical properties of studied compounds, it is realized that h-ZrRuP is softer than o-ZrRuP compound. In this thesis, superconductor compounds with different crystal structures are investigated for structural, electronic, vibrational and electron-phonon interaction propterties by using density functional theory. In these calculations the effect of spinorbit interaction for these compounds is investigated. A comparison of phonon dispersion curves for both phases indicates that the lower transverse acoustic branch of h-ZrRuP is much softer than that of o-ZrRuP. The soft character of this phonon branch gives rise to strong electron-phonon interaction in h-ZrRuP. Therefore, the electron-phonon coupling parameter for h-ZrRuP equals to 1.25 which is considerably larger than the corresponding value of 0.57 for o-ZrRuP. As a consequence, phonon and electronphonon interaction properties are crucial in making superconducting transition temperature much higher for h-ZrRuP than o-ZrRuP. At the end, the value of this temperature is found to be 12.49 K for h-ZrRuP and 3.89 K for o-ZrRuP which lull with their experimental values of 12.93 and 3.82 K.