Published February 1, 2021 | Version v1
Publication Metadata-only

Structural, electronic, mechanical, and dynamical properties of scandium carbide

Creators

  • 1. An-Najah National University
  • 2. Friedrich Schiller University Jena
  • 3. Ministry of Education and Higher Education
  • 4. Middle East University
  • 5. University of Jordan
  • 6. Université Mustapha Stambouli de Mascara
  • 7. University Ferhat Abbas of Setif

Description

We report results of first-principles calculations for the structural, mechanical, dynamical and electronic properties of Scandium Carbide (ScC) compound, using a Full-Potential Linearized-Augmented Plane Wave (FP-LAPW) method based on density functional theory, within the generalized gradient approximation (GGA). The computed ground states properties; lattice constants, bulk modulus and the pressure derivative of the bulk modulus (a0, B and B') are in good agreement with former works. The calculated transition pressures from the rocksalt (NaCl) structure to the CsCl structure and from the NiAs to CsCl are found to be 111.0 GPa and 27.15GPa, respectively. It was found, that NaCl and NiAs are mechanically and dynamically the stable phases, with NaCl considered as the ground state phase. In contrast, the Zincblende (ZB) and CsCl are both unstable phases mechanically and dynamically. Wurtzite (WZ) phase was found mechanically stable and dynamically not, which might be a possible indication for a metastable phase. The electronic structures reveal that all the considered structures have a metallic character. Upon our best knowledge, for the first time, the mechanical and dynamical properties of the studied structures beside NaCl were calculated.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

نقوم بالإبلاغ عن نتائج حسابات المبادئ الأولى للخصائص الهيكلية والميكانيكية والديناميكية والإلكترونية لمركب Scandium Carbide (SCC)، باستخدام طريقة Full - Potential Linearized - Augmented Plane Wave (FP - LAPW) بناءً على نظرية وظيفية الكثافة، ضمن تقريب التدرج المعمم (GGA). خصائص حالات الأرض المحسوبة ؛ الثوابت الشبكية، معامل السائبة ومشتق الضغط لمعامل السائبة (a0، B و B') هي في اتفاق جيد مع الأعمال السابقة. تم العثور على ضغوط الانتقال المحسوبة من هيكل الملح الصخري (NaCl) إلى هيكل CsCl ومن NiAs إلى CsCl لتكون 111.0 جيجا باسكال و 27.15 جيجا باسكال، على التوالي. وجد أن NaCl و NiAs هي المراحل المستقرة ميكانيكياً وديناميكياً، مع اعتبار NaCl مرحلة الحالة الأرضية. على النقيض من ذلك، فإن Zincblende (ZB) و CsCl كلاهما مراحل غير مستقرة ميكانيكياً وديناميكياً. تم العثور على مرحلة Wurtzite (WZ) مستقرة ميكانيكيا وديناميكيا لا، والتي قد تكون مؤشرا محتملا لمرحلة مستقرة. تكشف الهياكل الإلكترونية أن جميع الهياكل المدروسة لها طابع معدني. بناءً على أفضل معرفتنا، ولأول مرة، تم حساب الخصائص الميكانيكية والديناميكية للهياكل المدروسة بجانب كلوريد الصوديوم.

Translated Description (French)

Nous rapportons les résultats des calculs des premiers principes pour les propriétés structurelles, mécaniques, dynamiques et électroniques du composé de carbure de scandium (ScC), en utilisant une méthode d'onde plane complétement potentialisée linéarisée (FP-LAPW) basée sur la théorie fonctionnelle de la densité, dans l'approximation généralisée du gradient (GGA). Les propriétés calculées des états fondamentaux ; les constantes de réseau, le module de masse et la dérivée de pression du module de masse (a0, B et B') sont en bon accord avec les travaux antérieurs. Les pressions de transition calculées de la structure de sel de roche (NaCl) à la structure de CsCl et de NiAs à CsCl sont respectivement de 111,0 GPa et 27,15GPa. Il a été constaté que le NaCl et le NiAs sont mécaniquement et dynamiquement les phases stables, le NaCl étant considéré comme la phase de l'état fondamental. En revanche, la Zincblende (ZB) et le CsCl sont tous deux des phases instables mécaniquement et dynamiquement. La phase Wurtzite (WZ) a été trouvée mécaniquement stable et dynamiquement non, ce qui pourrait être une indication possible d'une phase métastable. Les structures électroniques révèlent que toutes les structures considérées ont un caractère métallique. Sur la base de nos meilleures connaissances, pour la première fois, les propriétés mécaniques et dynamiques des structures étudiées à côté du NaCl ont été calculées.

Translated Description (Spanish)

Informamos los resultados de los cálculos de primeros principios para las propiedades estructurales, mecánicas, dinámicas y electrónicas del compuesto de carburo de escandio (ScC), utilizando un método de onda plana aumentada linealizada de potencial completo (FP-LAPW) basado en la teoría funcional de densidad, dentro de la aproximación de gradiente generalizada (GGA). Las propiedades de los estados fundamentales calculados; las constantes de la red, el módulo de volumen y la derivada de presión del módulo de volumen (a0, B y B') están en buen acuerdo con los trabajos anteriores. Se encuentra que las presiones de transición calculadas de la estructura de sal de roca (NaCl) a la estructura de CsCl y de NiAs a CsCl son 111.0 GPa y 27.15GPa, respectivamente. Se encontró que NaCl y NiAs son mecánica y dinámicamente las fases estables, con NaCl considerado como la fase de estado fundamental. Por el contrario, la zincblenda (ZB) y el CsCl son fases inestables tanto mecánica como dinámicamente. La fase wurtzita (WZ) se encontró mecánicamente estable y dinámicamente no, lo que podría ser una posible indicación de una fase metaestable. Las estructuras electrónicas revelan que todas las estructuras consideradas tienen un carácter metálico. Con nuestro mejor conocimiento, por primera vez, se calcularon las propiedades mecánicas y dinámicas de las estructuras estudiadas además del NaCl.

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الخصائص الهيكلية والإلكترونية والميكانيكية والديناميكية لكربيد السكانديوم
Translated title (French)
Propriétés structurelles, électroniques, mécaniques et dynamiques du carbure de scandium
Translated title (Spanish)
Propiedades estructurales, electrónicas, mecánicas y dinámicas del carburo de escandio

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3120313224
DOI
10.1016/j.rinp.2020.103804

Is supplement to
https://openalex.org/W4323356945 (Other)
https://openalex.org/W3033075895 (Other)
https://openalex.org/W2750200383 (Other)
https://openalex.org/W2590457002 (Other)
https://openalex.org/W2346064873 (Other)
https://openalex.org/W2275119910 (Other)
https://openalex.org/W2123903672 (Other)
https://openalex.org/W2063414186 (Other)
https://openalex.org/W1993414703 (Other)
https://openalex.org/W1968806508 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Algeria

References

  • https://openalex.org/W1970290882
  • https://openalex.org/W1981368803
  • https://openalex.org/W1982006426
  • https://openalex.org/W1983100368
  • https://openalex.org/W1984003326
  • https://openalex.org/W1987081183
  • https://openalex.org/W1989292230
  • https://openalex.org/W1990214790
  • https://openalex.org/W1997448246
  • https://openalex.org/W2000780692
  • https://openalex.org/W2003694180
  • https://openalex.org/W2008693457
  • https://openalex.org/W2013163384
  • https://openalex.org/W2015721000
  • https://openalex.org/W2016879899
  • https://openalex.org/W2021433743
  • https://openalex.org/W2024851183
  • https://openalex.org/W2031704539
  • https://openalex.org/W2043170697
  • https://openalex.org/W2044009967
  • https://openalex.org/W2044170199
  • https://openalex.org/W2049814955
  • https://openalex.org/W2052529422
  • https://openalex.org/W2056694855
  • https://openalex.org/W2062465113
  • https://openalex.org/W2064281154
  • https://openalex.org/W2069686362
  • https://openalex.org/W2071542613
  • https://openalex.org/W2086887749
  • https://openalex.org/W2087519447
  • https://openalex.org/W2092835917
  • https://openalex.org/W2093171084
  • https://openalex.org/W2163704778
  • https://openalex.org/W2261058945
  • https://openalex.org/W2964240947
  • https://openalex.org/W4214631327