liu.seSök publikationer i DiVA
Ändra sökning
Avgränsa sökresultatet
1 - 12 av 12
RefereraExporteraLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Träffar per sida
  • 5
  • 10
  • 20
  • 50
  • 100
  • 250
Sortering
  • Standard (Relevans)
  • Författare A-Ö
  • Författare Ö-A
  • Titel A-Ö
  • Titel Ö-A
  • Publikationstyp A-Ö
  • Publikationstyp Ö-A
  • Äldst först
  • Nyast först
  • Skapad (Äldst först)
  • Skapad (Nyast först)
  • Senast uppdaterad (Äldst först)
  • Senast uppdaterad (Nyast först)
  • Disputationsdatum (tidigaste först)
  • Disputationsdatum (senaste först)
  • Standard (Relevans)
  • Författare A-Ö
  • Författare Ö-A
  • Titel A-Ö
  • Titel Ö-A
  • Publikationstyp A-Ö
  • Publikationstyp Ö-A
  • Äldst först
  • Nyast först
  • Skapad (Äldst först)
  • Skapad (Nyast först)
  • Senast uppdaterad (Äldst först)
  • Senast uppdaterad (Nyast först)
  • Disputationsdatum (tidigaste först)
  • Disputationsdatum (senaste först)
Markera
Maxantalet träffar du kan exportera från sökgränssnittet är 250. Vid större uttag använd dig av utsökningar.
  • 1.
    Dubrovinsky, Leonid
    et al.
    Univ Bayreuth, Germany.
    Khandarkhaeva, Saiana
    Univ Bayreuth, Germany; Univ Bayreuth, Germany.
    Fedotenko, Timofey
    Deutsch Elektronen Synchrotron DESY, Germany.
    Laniel, Dominique
    Univ Bayreuth, Germany.
    Bykov, Maxim
    Univ Cologne, Germany.
    Giacobbe, Carlotta
    European Synchrotron Radiat Facil, France.
    Lawrence Bright, Eleanor
    European Synchrotron Radiat Facil, France.
    Sedmak, Pavel
    European Synchrotron Radiat Facil, France.
    Chariton, Stella
    Univ Chicago, IL 60637 USA.
    Prakapenka, Vitali
    Univ Chicago, IL 60637 USA.
    Ponomareva, Alena V.
    Natl Univ Sci & Technol MISIS, Russia.
    Smirnova, Ekaterina A.
    Natl Univ Sci & Technol MISIS, Russia.
    Belov, Maxim P.
    Natl Univ Sci & Technol MISIS, Russia.
    Tasnadi, Ferenc
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Trybel, Florian
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Abrikosov, Igor A.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Dubrovinskaia, Natalia
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Univ Bayreuth, Germany.
    Materials synthesis at terapascal static pressures2022Ingår i: Nature, ISSN 0028-0836, E-ISSN 1476-4687, Vol. 605, nr 7909, s. 274-278Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Theoretical modelling predicts very unusual structures and properties of materials at extreme pressure and temperature conditions(1,2). Hitherto, their synthesis and investigation above 200 gigapascals have been hindered both by the technical complexity of ultrahigh-pressure experiments and by the absence of relevant in situ methods of materials analysis. Here we report on a methodology developed to enable experiments at static compression in the terapascal regime with laser heating. We apply this method to realize pressures of about 600 and 900 gigapascals in a laser-heated double-stage diamond anvil cell(3), producing a rhenium-nitrogen alloy and achieving the synthesis of rhenium nitride Re7N3-which, as our theoretical analysis shows, is only stable under extreme compression. Full chemical and structural characterization of the materials, realized using synchrotron single-crystal X-ray diffraction on microcrystals in situ, demonstrates the capabilities of the methodology to extend high-pressure crystallography to the terapascal regime.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 2.
    Tidholm, Johan
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Simak, Sergey
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Tasnadi, Ferenc
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. NUST MISIS, Russia.
    Temperature dependence of the Kohn anomaly in bcc Nb from first-principles self-consistent phonon calculations2020Ingår i: Physical Review B, ISSN 2469-9950, E-ISSN 2469-9969, Vol. 101, nr 11, artikel-id 115119Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Using ab initio calculations, we have analyzed the influence of anharmonic effects on the electronic structure and the phonon-dispersion relations of body-centered-cubic (bcc) niobium (Nb) and investigated the temperature dependence of the Kohn anomaly in this metal. A comparison of the results obtained in the framework of the temperature-dependent effective potential method with those derived within the quasiharmonic approximation demonstrates the importance of the explicit treatment of the finite-temperature effects upon the theoretical description of bcc Nb lattice dynamics. In agreement with experimental results, the inclusion of anharmonic vibrations in our calculations leads to the disappearance of the Kohn anomaly for the acoustic mode in a vicinity of the Gamma point with increasing temperature. Moreover, the calculated phonon self-energy indicates that the origin of the temperature dependence is related to the change of the electronic structure. We have calculated the temperature dependence of the electronic spectral function and analyzed the Fermi surface of Nb. A significant temperature-induced smearing of the electronic states has been identified as the origin of the disappearance of the Kohn anomaly in Nb at elevated temperature.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 3.
    Mozafari, Elham
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk kemi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Steneteg, Peter
    Linköpings universitet, Institutionen för teknik och naturvetenskap, Medie- och Informationsteknik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Alling, Björn
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Tunnfilmsfysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, Düsseldorf, Germany.
    Abrikosov, Igor A.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Materials Modeling and Development Laboratory, NUST “MISIS”, Moscow, Russia.
    Finite-temperature elastic constants of paramagnetic materials within the disordered local moment picture from ab initio molecular dynamics calculations2016Ingår i: Physical Review B, ISSN 2469-9950, Vol. 94, nr 5, artikel-id 054111Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    We present a theoretical scheme to calculate the elastic constants of magnetic materials in the high-temperature paramagnetic state. Our approach is based on a combination of disordered local moments picture and ab initio molecular dynamics (DLM-MD). Moreover, we investigate a possibility to enhance the efficiency of the simulations of elastic properties using the recently introduced method: symmetry imposed force constant temperature-dependent effective potential (SIFC-TDEP). We have chosen cubic paramagnetic CrN as a model system. This is done due to its technological importance and its demonstrated strong coupling between magnetic and lattice degrees of freedom. We have studied the temperature-dependent single-crystal and polycrystalline elastic constants of paramagentic CrN up to 1200 K. The obtained results at T = 300 K agree well with the experimental values of polycrystalline elastic constants as well as the Poisson ratio at room temperature. We observe that the Young’s modulus is strongly dependent on temperature, decreasing by 14% from T = 300 K to 1200 K. In addition we have studied the elastic anisotropy of CrN as a function of temperature and we observe that CrN becomes substantially more isotropic as the temperature increases. We demonstrate that the use of Birch law may lead to substantial errors for calculations of temperature induced changes of elastic moduli. The proposed methodology can be used for accurate predictions of mechanical properties of magnetic materials at temperatures above their magnetic order-disorder phase transition.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 4.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Raza, Zamaan
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA.
    Janzén, Erik
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Halvledarmaterial. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Materials Modeling and Development Laboratory, NUST “MISIS”, Moscow, Russia; LACOMAS Laboratory, Tomsk State University, Tomsk, Russia.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Impact of anharmonic effects on the phase stability, thermal transport, and electronic properties of AlN2016Ingår i: Physical Review B, ISSN 2469-9950, E-ISSN 2469-9969, Vol. 94, nr 10, artikel-id 104305Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Wurtzite aluminium nitride is a technologically important wide band gap semiconductor with an unusually high thermal conductivity, used in optical applications and as a heatsink substrate. Many of its properties depend on an accurate description of its lattice dynamics, which have thus far only been captured in the quasiharmonic approximation. In this work, we demonstrate that anharmonicity has a considerable impact on its phase stability and transport properties, since anharmonicity is much stronger in the rocksalt phase. We compute a pressure-temperature phase diagram of AlN, demonstrating that the rocksalt phase is stabilised by increasing temperature, with respect to the wurtzite phase. We demonstrate that including anharmonicity, we can recover the thermal conductivity of the wurtzite phase (320 Wm−1K−1 under ambient conditions), and compute the hitherto unknown thermal conductivity of the rocksalt phase (96 Wm−1K−1). We also show that the electronic band gap decreases with temperature. These findings provide further evidence that anharmonic effects cannot be ignored in high temperature applications.

  • 5.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. CALTECH, CA 91125 USA.
    Raza, Zamaan
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Alling, Björn
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Tunnfilmsfysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Max Planck Institute Eisenforsch GmbH, Germany.
    Barrirero, Jenifer
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Muecklich, Frank
    University of Saarland, Germany.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. NUST MISIS, Russia.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Lattice Vibrations Change the Solid Solubility of an Alloy at High Temperatures2016Ingår i: Physical Review Letters, ISSN 0031-9007, E-ISSN 1079-7114, Vol. 117, nr 20, artikel-id 205502Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    We develop a method to accurately and efficiently determine the vibrational free energy as a function of temperature and volume for substitutional alloys from first principles. Taking Ti1-xAlxN alloy as a model system, we calculate the isostructural phase diagram by finding the global minimum of the free energy corresponding to the true equilibrium state of the system. We demonstrate that the vibrational contribution including anharmonicity and temperature dependence of the mixing enthalpy have a decisive impact on the calculated phase diagram of a Ti1-xAlxN alloy, lowering the maximum temperature for the miscibility gap from 6560 to 2860 K. Our local chemical composition measurements on thermally aged Ti0.5Al0.5N alloys agree with the calculated phase diagram.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 6.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA.
    Raza, Zamaan
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Alling, Björn
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Tunnfilmsfysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH, Düsseldorf, Germany.
    Barrirero, Jennifer
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Functional Materials, Saarland University, Campus D3 3, Saarbrücken, Germany.
    Mücklich, Frank
    Functional Materials, Saarland University, Campus D3 3, Saarbrücken, Germany.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Materials Modeling and Development Laboratory, NUST “MISIS”, Moscow, Russia / LACOMAS Laboratory, Tomsk State University, Tomsk, Russia.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Anharmonicity changes the solid solubility of an alloy at high temperatures2015Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    We have developed a method to accurately and efficiently determine the vibrational free energy as a function of temperature and volume for substitutional alloys from first principles. Taking Ti1−xAlxN alloy as a model system, we calculate the isostructural phase diagram by finding the global minimum of the free energy, corresponding to the true equilibrium state of the system. We demonstrate that the anharmonic contribution and temperature dependence of the mixing enthalpy have a decisive impact on the calculated phase diagram of a Ti1−xAlxN alloy, lowering the maximum temperature for the miscibility gap from 6560 K to 2860 K. Our local chemical composition measurements on thermally aged Ti0.5Al0.5N alloys agree with the calculated phase diagram.

  • 7.
    Raza, Zamaan
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Nuala, Mai Caffrey
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Dubrovinsky, Leonid
    University of Bayreuth, Germany.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. NUST MISIS, Russia; Tomsk State University, Russia.
    First-principles calculations of properties of orthorhombic iron carbide Fe7C3 at the Earths core conditions2015Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 91, nr 21, artikel-id 214112Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    A recently discovered phase of orthorhombic iron carbide o-Fe7C3 [Prescher et al., Nat. Geosci. 8, 220 (2015)] is assessed as a potentially important phase for interpretation of the properties of the Earths core. In this paper, we carry out first-principles calculations on o-Fe7C3, finding properties to be in broad agreement with recent experiments, including a high Poissons ratio (0.38). Our enthalpy calculations suggest that o-Fe7C3 is more stable than Eckstrom-Adcock hexagonal iron carbide (h-Fe7C3) below approximately 100 GPa. However, at 150 GPa, the two phases are essentially degenerate in terms of Gibbs free energy, and further increasing the pressure towards Earths core conditions stabilizes h-Fe7C3 with respect to the orthorhombic phase. Increasing the temperature tends to stabilize the hexagonal phase at 360 GPa, but this trend may change beyond the limit of the quasiharmonic approximation.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 8.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA.
    Raza, Zamaan
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Materials Modeling and Development Laboratory, NUST “MISIS”, Moscow, Russia / LACOMAS Laboratory, Tomsk State University, Tomsk, Russia.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Influence of vibrational free energy on the phase stability of alloys from first principles2015Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    We have developed a method to accurately and efficiently determine the vibrational free energy as a function of temperature and pressure for substitutional alloys from first principles. Taking the example of the technologically important hard coating alloy Ti1-xAlxN as an example, we investigate the effect on the vibrational free energy of substituting Ti for other group IV elements. By constructing the phase diagrams for these three alloys, we show why Zr1-xAlxN and Hf1-xAlxN are so difficult to experimentally synthesise in a metastable solid solution: both have solubility regions that span only a small low-AlN concentration range at temperatures above 1500 K. Moreover, Hf1-xAlxN is dynamically unstable at low temperatures and across most of the concentration range. We also show the chemical and thermal expansion effects dominate mass disorder in the Gibbs free energy of mixing.

  • 9.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. University of Saarland, Germany.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Division of Engineering and Applied Science, California Institute of Technology, Pasadena, California, USA.
    Rogström, Lina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Raza, Zamaan
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Tasnádi, Ferenc
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten. Materials Modeling and Development Laboratory, NUST “MISIS”, Moscow, Russia / LACOMAS Laboratory, Tomsk State University, Tomsk, Russia.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Temperature-dependent elastic properties of Ti1−xAlxN alloys2015Ingår i: Applied Physics Letters, ISSN 0003-6951, E-ISSN 1077-3118, Vol. 107, nr 23Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Ti1−xAlxN is a technologically important alloy that undergoes a process of high temperature age-hardening that is strongly influenced by its elastic properties. We have performed first principles calculations of the elastic constants and anisotropy using the newly developed symmetry imposed force constant temperature dependent effective potential method, that include lattice vibrations and therefore the effects of temperature, including thermal expansion and intrinsic anharmonicity. These are compared with in situ high temperature x-ray diffraction measurements of the lattice parameter. We show that anharmonic effects are crucial to the recovery of finite temperature elasticity. The effects of thermal expansion and intrinsic anharmonicity on the elastic constants are of the same order, and cannot be considered separately. Furthermore, the effect of thermal expansion on elastic constants is such that the volume change induced by zero point motion has a significant effect. For TiAlN, the elastic constants soften non-uniformly with temperature: C11 decreases substantially when the temperature increases for all compositions, resulting in an increased anisotropy. These findings suggest that an increased Al content and annealing at higher temperatures will result in a harder alloy.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 10. Beställ onlineKöp publikationen >>
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska fakulteten.
    Vibrations in solids: From first principles lattice dynamics to high temperature phase stability2015Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [sv]

    I denna avhandling introducerar jag en ny metod för att beräkna de temperaturberoende vibrationernas bidrag till den fria energin för oordnade legeringar, vilket kan förklara anharmoniska effekter vid höga temperaturer. För att göra beräkningarna mer lätthanterliga utnyttjar den här metoden den inneboende strukturella symmetrin för kristaller i en legering. Hur lämpligt det här tillvägagångssättet är visas genom att konstruera ett fasdiagram genom en direkt minimering av Gibbs fria energi, vilket görs för ett notoriskt besvärligt (men teknologiskt viktigt) system, nämligen Ti1-xAlxN. Jag visar att vibrationsentropin, inkluderat de anharmoniska effekterna, är stor och jämförbar med konfigurationsentropin vid höga temperaturer. Vidare visar jag att man, genom att inkludera dem, kan reducera Ti1-xAlxNs teoretiska löslighetslucka från 6560 K till 2860 K, i linje med de experiment som gjorts med atomsondstomografi. Genom att behandla legeringarna Zr1-xAlxN och Hf1-xAlxN på samma sätt framstår det som troligt att en oordning i massan har en minimal effekt på fastemperaturen jämfört med en kemisk sammansättning. Min metod kan även visa att Hf1-xAlxN, som är instabil vid rumstemperatur, stabiliseras vid höga temperaturer. Dessutom har jag utvecklat en ny metod för att beräkna de temperaturberoende elastiska konstanterna för legeringar utifrån deras fononspektrum, och visar detta för Ti1-xAlxN. Den elastiska anisotropin visas öka avhängigt av temperaturen, vilket förklarar det spinodala sönderfallet.

    Vidare undersöks gitterdynamikens effekt på andra materials fasstabilitet, samt deras mekaniska, magnetiska och transportegenskaper. Fyra specifika system diskuteras i detalj. Den här studien visar, för det första, att vibrationerna i gittret för CrN sänker övergångstemperaturen mellan den antiferromagnetiska och paramagnetiska fasen från 500 K till 380 K, vilket överensstämmer med existerande experimentella bevis. För det andra visar den att en fasövergång inducerad av temperatur eller tryck i AlN blir betydligt smidigare än i den kvasiharmoniska approximeringen, och att värmeledningsförmågan i bergsaltsfasen blir betydligt lägre som ett resultat av den ökade anharmoniciteten i bergsaltsstrukturen. För den tredje blir temperaturberoendet av TiNs elastiska konstanter mer isotropisk när temperaturen ökar. Slutligen utvärderas järnkarbider som potentiellt viktiga faser i jordkärnan; mer specifikt visas den, genom att beräkna Gibbs fria energi för en nyligen upptäckt ortorombisk fas av Fe7C3, inte vara stabil relativ till den redan kända hexagonala fasen vid tryck och temperatur på extrema nivåer.

    Delarbeten
    1. Temperature dependence of TiN elastic constants from ab initio molecular dynamics simulations
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Temperature dependence of TiN elastic constants from ab initio molecular dynamics simulations
    Visa övriga...
    2013 (Engelska)Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 87, nr 9Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
    Abstract [en]

    Elastic properties of cubic TiN are studied theoretically in a wide temperature interval. First-principles simulations are based on ab initio molecular dynamics (AIMD). Computational efficiency of the method is greatly enhanced by a careful preparation of the initial state of the simulation cell that minimizes or completely removes a need for equilibration and therefore allows for parallel AIMD calculations. Elastic constants C11, C12, and C44 are calculated. A strong dependence on the temperature is predicted, with C11 decreasing by more than 29% at 1800 K as compared to its value obtained at T=0 K. Furthermore, we analyze the effect of temperature on the elastic properties of polycrystalline TiN in terms of the bulk and shear moduli, the Young's modulus and Poisson ratio. We construct sound velocity anisotropy maps, investigate the temperature dependence of elastic anisotropy of TiN, and observe that the material becomes substantially more isotropic at high temperatures. Our results unambiguously demonstrate the importance of taking into account finite temperature effects in theoretical calculations of elastic properties of materials intended for high-temperature applications.

    Ort, förlag, år, upplaga, sidor
    American Physical Society, 2013
    Nationell ämneskategori
    Naturvetenskap Teknik och teknologier
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-78754 (URN)10.1103/PhysRevB.87.094114 (DOI)000316791600001 ()
    Anmärkning

    Funding Agencies|Swedish Research Council|621-2008-5535621-2011-4426|Swedish Foundation for Strategic Research (SSF) programs|10-0026|project Designed Multicomponent Coatings (MultiFilms)||Erasmus Mundus doctoral program DocMase||Ministry of Education and Science of the Russian Federation within the framework of Program Research and Pedagogical Personnel for Innovative Russia|14.B37.21.089010.09.2012|

    Tillgänglig från: 2012-06-20 Skapad: 2012-06-20 Senast uppdaterad: 2021-12-28Bibliografiskt granskad
    2. Vibrational free energy and phase stability of paramagnetic and antiferromagnetic CrN from ab initio molecular dynamics
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Vibrational free energy and phase stability of paramagnetic and antiferromagnetic CrN from ab initio molecular dynamics
    Visa övriga...
    2014 (Engelska)Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 89, nr 17, s. 174108-Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
    Abstract [en]

    We present a theoretical first-principles method to calculate the free energy of a magnetic system in its high-temperature paramagnetic phase, including vibrational, electronic, and magnetic contributions. The method for calculating free energies is based on ab initio molecular dynamics and combines a treatment of disordered magnetism using disordered local moments molecular dynamics with the temperature-dependent effective potential method to obtain the vibrational contribution to the free energy. We illustrate the applicability of the method by obtaining the anharmonic free energy for the paramagnetic cubic and the antiferromagnetic orthorhombic phases of chromium nitride. The influence of lattice dynamics on the transition between the two phases is demonstrated by constructing the temperature-pressure phase diagram.

    Ort, förlag, år, upplaga, sidor
    American Physical Society, 2014
    Nationell ämneskategori
    Fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-110985 (URN)10.1103/PhysRevB.89.174108 (DOI)000341308600001 ()
    Anmärkning

    Funding Agencies|Erasmus Mundus Joint European Doctoral Programme DocMASE; SECO Tools AB; Swedish Research Council [621-2011-4426, 621-2011-4417]; Swedish Foundation for Strategic Research (SSF) programs SRL [10-0026]; project Designed Multicomponent Coatings (MultiFilms); Knut and Alice Wallenberg Foundation (KAW)

    Tillgänglig från: 2014-10-01 Skapad: 2014-10-01 Senast uppdaterad: 2017-12-05Bibliografiskt granskad
    3. First-principles calculations of properties of orthorhombic iron carbide Fe7C3 at the Earths core conditions
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>First-principles calculations of properties of orthorhombic iron carbide Fe7C3 at the Earths core conditions
    Visa övriga...
    2015 (Engelska)Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 91, nr 21, artikel-id 214112Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
    Abstract [en]

    A recently discovered phase of orthorhombic iron carbide o-Fe7C3 [Prescher et al., Nat. Geosci. 8, 220 (2015)] is assessed as a potentially important phase for interpretation of the properties of the Earths core. In this paper, we carry out first-principles calculations on o-Fe7C3, finding properties to be in broad agreement with recent experiments, including a high Poissons ratio (0.38). Our enthalpy calculations suggest that o-Fe7C3 is more stable than Eckstrom-Adcock hexagonal iron carbide (h-Fe7C3) below approximately 100 GPa. However, at 150 GPa, the two phases are essentially degenerate in terms of Gibbs free energy, and further increasing the pressure towards Earths core conditions stabilizes h-Fe7C3 with respect to the orthorhombic phase. Increasing the temperature tends to stabilize the hexagonal phase at 360 GPa, but this trend may change beyond the limit of the quasiharmonic approximation.

    Ort, förlag, år, upplaga, sidor
    American Physical Society, 2015
    Nationell ämneskategori
    Den kondenserade materiens fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-120164 (URN)10.1103/PhysRevB.91.214112 (DOI)000356791500001 ()
    Anmärkning

    Funding Agencies|Swedish Research Council (VR) [621-2011-4426]; SSF programs "Multifilms"; SRL [10-0026]; Erasmus Mundus Joint European Doctoral Programme DocMASE; Ministry of Education and Science of the Russian Federation [14.Y26.31.0005]; Tomsk State University Academic D. I. Mendeleev Fund Program [8.1.18.2015]; Swedish Foundation for Strategic Research (SSF) program FUNCASE

    Tillgänglig från: 2015-07-13 Skapad: 2015-07-13 Senast uppdaterad: 2020-02-17
    4. Impact of anharmonic effects on the phase stability, thermal transport, and electronic properties of AlN
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Impact of anharmonic effects on the phase stability, thermal transport, and electronic properties of AlN
    Visa övriga...
    2016 (Engelska)Ingår i: Physical Review B, ISSN 2469-9950, E-ISSN 2469-9969, Vol. 94, nr 10, artikel-id 104305Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
    Abstract [en]

    Wurtzite aluminium nitride is a technologically important wide band gap semiconductor with an unusually high thermal conductivity, used in optical applications and as a heatsink substrate. Many of its properties depend on an accurate description of its lattice dynamics, which have thus far only been captured in the quasiharmonic approximation. In this work, we demonstrate that anharmonicity has a considerable impact on its phase stability and transport properties, since anharmonicity is much stronger in the rocksalt phase. We compute a pressure-temperature phase diagram of AlN, demonstrating that the rocksalt phase is stabilised by increasing temperature, with respect to the wurtzite phase. We demonstrate that including anharmonicity, we can recover the thermal conductivity of the wurtzite phase (320 Wm−1K−1 under ambient conditions), and compute the hitherto unknown thermal conductivity of the rocksalt phase (96 Wm−1K−1). We also show that the electronic band gap decreases with temperature. These findings provide further evidence that anharmonic effects cannot be ignored in high temperature applications.

    Nationell ämneskategori
    Den kondenserade materiens fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-122955 (URN)10.1103/PhysRevB.94.104305 (DOI)000384061100003 ()
    Anmärkning

    Funding agencies; Swedish Research Council (VR programs) [2015-04391, 621-2012-4401]; Swedish Foundation for Strategic Research (SSF program) [SRL10-0026]; VINNOVA [M-Era.net Project] [2013-02355 (MC2)]; Swedish Research Council VR program [637-2013-7296]; Swedish Foundati

    Tillgänglig från: 2015-11-30 Skapad: 2015-11-30 Senast uppdaterad: 2017-12-01Bibliografiskt granskad
    5. Anharmonicity changes the solid solubility of an alloy at high temperatures
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Anharmonicity changes the solid solubility of an alloy at high temperatures
    Visa övriga...
    2015 (Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    We have developed a method to accurately and efficiently determine the vibrational free energy as a function of temperature and volume for substitutional alloys from first principles. Taking Ti1−xAlxN alloy as a model system, we calculate the isostructural phase diagram by finding the global minimum of the free energy, corresponding to the true equilibrium state of the system. We demonstrate that the anharmonic contribution and temperature dependence of the mixing enthalpy have a decisive impact on the calculated phase diagram of a Ti1−xAlxN alloy, lowering the maximum temperature for the miscibility gap from 6560 K to 2860 K. Our local chemical composition measurements on thermally aged Ti0.5Al0.5N alloys agree with the calculated phase diagram.

    Nationell ämneskategori
    Den kondenserade materiens fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-122956 (URN)
    Tillgänglig från: 2015-11-30 Skapad: 2015-11-30 Senast uppdaterad: 2015-11-30Bibliografiskt granskad
    6. Temperature-dependent elastic properties of Ti1−xAlxN alloys
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Temperature-dependent elastic properties of Ti1−xAlxN alloys
    Visa övriga...
    2015 (Engelska)Ingår i: Applied Physics Letters, ISSN 0003-6951, E-ISSN 1077-3118, Vol. 107, nr 23Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
    Abstract [en]

    Ti1−xAlxN is a technologically important alloy that undergoes a process of high temperature age-hardening that is strongly influenced by its elastic properties. We have performed first principles calculations of the elastic constants and anisotropy using the newly developed symmetry imposed force constant temperature dependent effective potential method, that include lattice vibrations and therefore the effects of temperature, including thermal expansion and intrinsic anharmonicity. These are compared with in situ high temperature x-ray diffraction measurements of the lattice parameter. We show that anharmonic effects are crucial to the recovery of finite temperature elasticity. The effects of thermal expansion and intrinsic anharmonicity on the elastic constants are of the same order, and cannot be considered separately. Furthermore, the effect of thermal expansion on elastic constants is such that the volume change induced by zero point motion has a significant effect. For TiAlN, the elastic constants soften non-uniformly with temperature: C11 decreases substantially when the temperature increases for all compositions, resulting in an increased anisotropy. These findings suggest that an increased Al content and annealing at higher temperatures will result in a harder alloy.

    Nationell ämneskategori
    Den kondenserade materiens fysik Fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-122957 (URN)10.1063/1.4936896 (DOI)000367010800017 ()
    Anmärkning

    Funding agencies: Swedish Research Council (VR) [621-2011-4426, 621-2012-4401, 637-2013-7296]; Swedish Foundation for Strategic Research (SSF) [RMA08-0069, SRL10-0026]; VINNOVA [2013-02355(MC2)]; Erasmus Mundus Joint European Doctoral Program DocMASE; Ministry of Education

    Vid tidpunkten för disputation förelåg publikation som manuskript

    Tillgänglig från: 2015-11-30 Skapad: 2015-11-30 Senast uppdaterad: 2022-12-19Bibliografiskt granskad
    7. Influence of vibrational free energy on the phase stability of alloys from first principles
    Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Influence of vibrational free energy on the phase stability of alloys from first principles
    Visa övriga...
    2015 (Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
    Abstract [en]

    We have developed a method to accurately and efficiently determine the vibrational free energy as a function of temperature and pressure for substitutional alloys from first principles. Taking the example of the technologically important hard coating alloy Ti1-xAlxN as an example, we investigate the effect on the vibrational free energy of substituting Ti for other group IV elements. By constructing the phase diagrams for these three alloys, we show why Zr1-xAlxN and Hf1-xAlxN are so difficult to experimentally synthesise in a metastable solid solution: both have solubility regions that span only a small low-AlN concentration range at temperatures above 1500 K. Moreover, Hf1-xAlxN is dynamically unstable at low temperatures and across most of the concentration range. We also show the chemical and thermal expansion effects dominate mass disorder in the Gibbs free energy of mixing.

    Nationell ämneskategori
    Den kondenserade materiens fysik Fysik
    Identifikatorer
    urn:nbn:se:liu:diva-122958 (URN)
    Tillgänglig från: 2015-11-30 Skapad: 2015-11-30 Senast uppdaterad: 2015-11-30Bibliografiskt granskad
    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
    Ladda ner (pdf)
    omslag
    Ladda ner (jpg)
    presentationsbild
  • 11.
    Shulumba, Nina
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Alling, Björn
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Tunnfilmsfysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Mozafari, Elham
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Beräkningsfysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Steneteg, Peter
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Odén, Magnus
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Nanostrukturerade material. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Vibrational free energy and phase stability of paramagnetic and antiferromagnetic CrN from ab initio molecular dynamics2014Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 89, nr 17, s. 174108-Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    We present a theoretical first-principles method to calculate the free energy of a magnetic system in its high-temperature paramagnetic phase, including vibrational, electronic, and magnetic contributions. The method for calculating free energies is based on ab initio molecular dynamics and combines a treatment of disordered magnetism using disordered local moments molecular dynamics with the temperature-dependent effective potential method to obtain the vibrational contribution to the free energy. We illustrate the applicability of the method by obtaining the anharmonic free energy for the paramagnetic cubic and the antiferromagnetic orthorhombic phases of chromium nitride. The influence of lattice dynamics on the transition between the two phases is demonstrated by constructing the temperature-pressure phase diagram.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
  • 12.
    Steneteg, Peter
    et al.
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Hellman, Olle
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Vekilova, Olga
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Shulumba, Nina
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Tasnádi, Ferenc
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Abrikosov, Igor
    Linköpings universitet, Institutionen för fysik, kemi och biologi, Teoretisk Fysik. Linköpings universitet, Tekniska högskolan.
    Temperature dependence of TiN elastic constants from ab initio molecular dynamics simulations2013Ingår i: Physical Review B. Condensed Matter and Materials Physics, ISSN 1098-0121, E-ISSN 1550-235X, Vol. 87, nr 9Artikel i tidskrift (Refereegranskat)
    Abstract [en]

    Elastic properties of cubic TiN are studied theoretically in a wide temperature interval. First-principles simulations are based on ab initio molecular dynamics (AIMD). Computational efficiency of the method is greatly enhanced by a careful preparation of the initial state of the simulation cell that minimizes or completely removes a need for equilibration and therefore allows for parallel AIMD calculations. Elastic constants C11, C12, and C44 are calculated. A strong dependence on the temperature is predicted, with C11 decreasing by more than 29% at 1800 K as compared to its value obtained at T=0 K. Furthermore, we analyze the effect of temperature on the elastic properties of polycrystalline TiN in terms of the bulk and shear moduli, the Young's modulus and Poisson ratio. We construct sound velocity anisotropy maps, investigate the temperature dependence of elastic anisotropy of TiN, and observe that the material becomes substantially more isotropic at high temperatures. Our results unambiguously demonstrate the importance of taking into account finite temperature effects in theoretical calculations of elastic properties of materials intended for high-temperature applications.

    Ladda ner fulltext (pdf)
    fulltext
1 - 12 av 12
RefereraExporteraLänk till träfflistan
Permanent länk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • oxford
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf