05

Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (5), 621–631

Magnesium based tin-silicon alloys under pressure: first-principles evolution search results

Yuri V. Luniakov – Institute of Automation and Control Processes of the Far Eastern Branch of the Russian Academy of Sciences, Vladivostok, Russia; luniakov@mail.ru

PACS 61.50-f, 61.50.Ks, 71.15.Mb

DOI 10.17586/2220-8054-2024-15-5-621-631

ABSTRACT The search of minimal enthalpy structures of ternary magnesium alloys of different stoichiometry Mg_xSi_ySn_z under pressure P ≤ 6 GPa has been performed using the software suite USPEX implementing the evolution algorithm combined with the density functional theory (DFT) approach. The evolutionary search has yielded new possible ternary compounds of the stoichiometries Mg₁₂Si₃Sn, Mg₄SiSn and Mg₆Si₃Sn, which have negative enthalpy of formation at pressures in the range of 0 to 10 GPa and which are not substitution solutions. These compounds have metallic properties and formation energies comparable to those of binary silicides Mg_xSi_y.

KEYWORDS Mg_xSi_ySn_z, crystal structure, phase transitions, hydrostatic pressure, evolutional search, Density, Functional Theory

ACKNOWLEDGEMENTS The results were obtained using the equipment of Shared Resource Center “Far Eastern Computing Resource” IACP FEB RAS (https://www.cc.dvo.ru). The research was carried out within the state assignment of IACP FEB RAS (Theme FWFW-2021-0001).

FOR CITATION Luniakov Yu.V. Magnesium based tin-silicon alloys under pressure: first-principles evolution search results. Nanosystems: Phys. Chem. Math., 2024, 15 (5), 621–631.

Download

[In Russian] Ю. В. Луняков

Оловянно-кремниевые сплавы на основе магния под давлением: результаты эволюционного поиска из первых принципов

УДК 538.91

АННОТАЦИЯ C помощью пакета программ USPEX, реализующих эволюционные алгоритмы на базе теории функционала плотности (ТФП), был проведен поиск оптимальных структур смешанного станнидосилицида магния разной стехиометрии Mg_xSi_ySn_z под давлением P ≤ 6 GPa. В результате эволюционного поиска были обнаружены новые структуры составов Mg₁₂Si₃Sn, Mg₄SiSn and Mg₆Si₃Sn, которые имеют отрицательную энтальпию образования в диапазоне давлений 0 < P ≤ 10 GPa и не являются твердыми растворами. Эти структуры имеют металлические свойства и характеризуются энергией формирования, сравнимой с энергией формирования бинарных силицидов Mg_xSi_y

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА Mg₂Si_xSn_1-x, кристаллическая структура, фазовые переходы, гидростатическое давление, эволюционный поиск, теория функционала плотности