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Influencia de la inserción de átomos de Si en la formación del compuesto TiSiN por simulación DFT

By Juan Manuel Gonzalez, Johans Steeven Restrepo, Carolina Ortega Portilla, Alexander Ruden Muñoz and Federico Sequeda Osorio

Abstract

Using Density Functional Theory (DFT) SiN and TiN structures were simulated, in order to study the influence of the silicon atoms insertion in the TiN lattice placed on interstitial and substitutional positions in a face centered cubic (FCC) crystalline lattice. Results showed that the SiN - FCC structure is pseudo-stable; meanwhile the tetragonal structure is stable with ceramic behavior. The TiN - FCC structure is stable with ceramic behavior similar to SiN - Tetragonal. 21% silicon atoms insertion in interstitial positions showed high induced deformation, high polarization and Si - N bond formation, indication an amorphous transition that could lead to the production of a material composed from TiN grains or nano-grains embedded in a Si - N amorphous matrix. When including 21% of silicon atoms, substituting titanium atoms, the distribution showed higher stability that could lead to the formation of different phases of the stoichiometric Ti1 -x SixNy compound.Se simularon estructuras del SiN y TiN utilizando Teoría de Funcionales de Densidad (DFT), con el fin de estudiar la influencia de la inserción de átomos de Si en la estructura del TiN en posiciones intersticiales y sustitucionales de una red cristalina cúbica centrada en las caras (FCC). Los resultados mostraron que la estructura SiN-FCC es pseudo estable, mientras que la estructura tetragonal es estable, con comportamiento cerámico. La estructura del TiN-FCC es estable con un comportamiento cerámico similar al del SiN-tetragonal. La inserción de 21% de átomos de Si en posiciones intersticiales, el material mostró alta deformación inducida, alta polarización y formación de enlaces Si-N, indicadores de una transición amorfa que podría producir un compuesto formado por granos o nanogranos de TiN embebidos en una matriz amorfa de Si-N. Mientras que al incluir 21% de Si sustituyendo átomos de Titanio, se observó una distribución más estable, que puede producir diferentes fases del compuesto estequiométrico Ti1-xSixNy

Topics: density functional theory, crystalline structure, nano-composite, silicon, thin films, coatings, Teoría de funcionales de densidad, estructura cristalina, silicio, películas delgadas, revestimientos
Publisher: Universidad EAFIT
Year: 2017
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