Estudio energético de las diferentes estructuras cristalinas utilizando análisis dft

Abstract

Se simularon las estructuras de TiN, AlN y TiAlN empleando teoría funcional de la densidad (DFT- por sus siglas en inglés density functional theory), obteniendo el análisis de población de Mulliken, la densidad total de electrones y la energía total. Estas simulaciones fueron llevadas a cabo con el fin de observar la influencia de la inclusión de átomos de Al y Ti en las estructuras cristalinas de TiN-FCC y AlN-HCP respectivamente. Se desarrollaron cálculos de energía de punto único restrictivo, y el software Gaussian 98. La reactividad disminuyó en la estructura TiAlN-FCC a medida que el porcentaje de Al incrementó. La estabilización del sistema explica la inherencia química de este compuesto usado en aplicaciones de altas temperaturas. Se encontró inestabilidad inherente en los sistemas TiAlN-HCP simulados. El incremento de la energía, la alta reactividad y la densidad de polarización indican que la formación de compuestos laterales tales como óxidos es altamente probable. La energía total mostró un punto equilibrio cerca de la relación 50/50 de Ti/Al, indicando la posibilidad de coexistencia de fase, con energía estabilización de -7963,1349 Hartrees (Eh).TiN, AlN and TiAlN were simulated using density functional theory (DFT), obtaining the Mulliken population analysis, electron total density and total energy. These simulations were carried out in order to observe the influence of Al and Ti atoms inclusion in the TiN-FCC and AlN-HCP crystalline structures respectively. Single point energy calculations were performed by unrestricted Hartree-Fock method using Gaussian 98 software. Reactivity decreased in the TiAlN-FCC structure as Al percentage increased. System stabilization explains the chemical inherence of this compound, used in high temperatures applications. Inherent instability was found in TiAlN-HCP simulated systems. Energy increment, high reactivity and density polarization indicate that the formation of lateral compounds such as oxides is highly probable. Total energy shows an equilibrium point near 50/50 Ti/Al ratio, indicating the possibility of phase coexistence, with stabilization energy of -7963, 1349 Hartrees (Eh)