Influence of Impurities on the Stability of the Ti5Si3 and TiSi Phases

L. S.  Chumakova; Чумакова Л. С.; A. V. Bakulin; Бакулин А. В.; S. E. Kulkova; Кулькова С. Е.

doi:10.31857/S0207401X23070051

Влияние примесей на стабильность фаз Ti₅Si₃ и TiSi

Авторы: Чумакова Л.С.¹, Бакулин А.В.¹, Кулькова С.Е.¹^,2
Учреждения:
1. Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук
2. Национальный исследовательский Томский государственный университет
Выпуск: Том 42, № 7 (2023)
Страницы: 78-85
Раздел: XXXIV СИМПОЗИУМ “СОВРЕМЕННАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ФИЗИКА” (СЕНТЯБРЬ 2022 г., ТУАПСЕ)
URL: https://journals.rcsi.science/0207-401X/article/view/139962
DOI: https://doi.org/10.31857/S0207401X23070051
EDN: https://elibrary.ru/YBMCSE
ID: 139962

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

Gambino J.P., Colgan E.G. // Mater. Chem. Phys. 1998. V. 52. № 2. P. 99.
Chen L.J. Silicide technology for integrated circuits. L.: IET, 2009.
Takasugi T. // Mater. Res. Soc. Sympos. Proc. 1991. V. 213. P. 403.
Grabke H.J., Meier G.H. // Oxid. Met. 1995. V. 44. P. 147.
Meyer M.K., Akinc M. // J. Amer. Ceram. Soc. 1996. V. 79. № 4. P. 938.
Li X.Y., Taniguchi S., Matsunaga Y. et al. // Intermetallics. 2003. V. 11. № 2. P. 143.
Jiang H.R., Wang Z.L., Ma W.S. et al. // Trans. Nonferrous Met. Soc. China. 2008. V. 18. № 3. P. 512.
Huang J., Zhao F., Cui X. et al. // Appl. Surf. Sci. 2022. V. 582. P. 152444.
Massalski T.B. Binary alloy phase diagrams. Materials Park. V. 2. Ohio: ASM, 1986. P. 2054.
Villars P., Calvert L.D. Pearsons handbook of crystallographic data for intermetallic phases. Metals Park, Ohio: ASM, 1985.
Colinet C., Tedenac J.C. // Intermetallics. 2010. V. 18. № 8. P. 1444.
Ekman M., Ozoliņš V. // Phys. Rev. B. 1997. V. 57. № 8. P. 4419.
Colinet C., Wolf W., Podloucky R. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 4. P. 041910.
Shao G. // Acta Mater. 2005. V. 53. № 13. P. 3729.
Wang T., Chen J.A., Ling X. et al. // Modern Phys. Lett. B. 2006. V. 20. № 7. P. 343.
Robins D.A., Jenkins I. // Acta Met. 1955. V. 3. № 6. P. 598.
Savin V.D. // Russ. J. Phys. Chem. 1973. V. 47. P. 1423.
Golutvin Yu.M. // Russ. J. Phys. Chem. 1959. V. 33. P. 164.
Маслов В.М., Неганов А.С., Боровинская И.П. и др. // Физика горения и взрыва. 1978. Т. 14. № 6. С. 73.
Meschel S.V., Kleppa O.J. // J. Alloys Compd. 1998. V. 267. № 1. P. 128.
Kematick R.J., Myers C.E. // Chem. Mater. 1996. V. 8. № 1. P. 287.
Topor L., Kleppa O.J. // J. Met. Trans. A. 1985. V. 17. P. 1217.
Williams J.J., Ye Y.Y., Kramer M.J. et al. // Intermetallics. 2000. V. 8. № 8. P. 937.
Blöchl P.E. // Phys. Rev. B. 1994. V. 50. № 24. P. 17953.
Kresse G., Joubert D. // Ibid. 1999. V. 59. № 3. P. 1758.
Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865.
Чумакова Л.С., Бакулин А.В., Кулькова С.Е. // ЖЭТФ. 2022. Т. 161. Вып. 6. С. 874.
Manz T.A., Limas N.G. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 47 771.
Limas N.G., Manz T.A. // RSC Adv. 2016. V. 6. P. 45 727.
Бакулин А.В., Кулькова С.Е. // ЖЭТФ. 2018. Т. 154. Вып. 6 (12). С. 1136.