Bor Zengini Amorf Malzemeler

Abstract

Bu TÜBİTAK 1001 projesi kapsamında, bor zengini farklı amorf malzemeler [B1-xSix, B1-xCx, B1-_x000D_ xOx, ve B1-xLix (0, 5 ≥ � ≥ 0,05)] ab initio moleküler dinamik tekniği kullanılarak sıvı hallerin hızlıca_x000D_ soğutulması sonucu modellenmiş ve bu malzemelerin atomik yapıları, elektronik yapıları ve_x000D_ mekanik özellikleri ayrıntı olarak araştırılmıştır. Bunlara ek olarak, bu malzemelerin bazı_x000D_ oranlarının yüksek basınçtaki davranışları incelenmiştir. Bazı malzemelerde, örneğin BC ve BO_x000D_ malzemelerinde, bor oranının artmasıyla iki boyutlu yapıdan üç boyutlu yapıya geçiş_x000D_ gözlemlenmiştir. Ayrıca yüksek bor oranlarında, B12 icosahedralların oluştuğu bulunmuştur. B12_x000D_ molekülüne ek olarak nano boyutunda B7, B10, B14, B16 kafes moleküllerinin oluşumu bazı_x000D_ malzemelerde gözlemlenmiştir. Modellenen malzemelerin her birinin yarıiletken özelliği gösterdiği_x000D_ fakat yasak band aralığında bor oranına bağlı genel bir eğilim olmayıp dalgalanmaların olduğu_x000D_ bulunmuştur. B12 moleküllerinin oluşumunun malzemelerin mekanik özelliğini dikkate değer bir_x000D_ şekilde etkilediği ve bor oranı yüksek olan malzemelerin daha sert bir özellik gösterdiği_x000D_ bulunmuştur. Yüksek basınç uygulamasıyla, malzemelerin daha yoğun bir amorf yapıya faz_x000D_ geçişişi yaptığı ve malzemeye bağlı olarak, faz geçişlerinin tersinir ya da tersinir olmayan faz_x000D_ geçişleri olduğu gözlemlenmiştir.

In this TÜBİTAK 1001 project, different boron-rich amorphous materials [B1-xSix, B1-xCx, B1-_x000D_ xOx, and B1-xLix (0.5 ≥x≥0.05)] were modeled from the rapid solidification of the melts using ab_x000D_ initio molecular dynamics technique and their atomic structures, electronic structures and_x000D_ mechanical properties were studied in details. In addition, the high-pressure behavior of some of_x000D_ these materials was probed. In some materials, for example in BC and BO, a transition from a_x000D_ two-dimensional structure to a three-dimensional structure was observed with increasing boron_x000D_ content. Furthermore, at high boron rates, the formation of B12 icosahedrons was perceived in all_x000D_ materials. In addition to the B12 molecules, the formation of cage-like nanosized B7, B10, B14, B16_x000D_ molecules was observed in some materials. Each material modelled showed semiconductor_x000D_ properties but no trend was detected in the forbidden band gap energy with boron ratio. It was_x000D_ found that the formation of B12 molecules significantly affects the mechanical properties of_x000D_ materials and that materials with high boron contents exhibit a high hardness. It was perceived_x000D_ that with the application of high pressure, all materials undergo a phase transition to a high-density_x000D_ amorphous state and depending on the materials, phase transitions were observed to be either_x000D_ reversible or irreversible phase transitions.