igm_nsu_nesagatov_202408.pdf

• Литасов Константин Дмитриевич; Новосибирский Государственный Университет, в.н.с.
• Гаврюшкин Павел Николаевич; Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; доцент, с.н.с.
• Инербаев Талгат Муратович; Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; с.н.с.
• Беккер Татьяна Борисовна, Новосибирский Государственный Университет, Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, в.н.с.
• Сагатов Нурсултан; Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН, н.с.
• Сагатова Динара; Институт Геологии и Минералогии им. В.С. Соболева СО РАН; н.с.
• Банаев Максим Валерьевич; Новосибирский Государственный Университет; аспирант, инженер.

В данной работе представлены результаты расчетов теории функционала плотности в рамках квазигармонического приближения, которые предсказывают образование и свойства нового соединения семейства гранатов La₃Sc₂Al₃O₁₂ (LSAG). Показано, что LSAG образуется из 3LaAlO₃ + Sc₂O₃ при атмосферном давлении и комнатной температуре. Область термодинамической устойчивости LSAG ограничена температурой 685 К, выше которой происходит его разложение на LaAlO₃ (LAP) и Sc₂O₃. С ростом давления LSAG сохраняет свою устойчивость до 0.23 ГПа, при котором реакция разложения LSAG↔3LAP+ Sc₂O₃ становится термодинамически выгодной. В данной работе не только оценена термодинамическая устойчивость LSAG, но и рассчитаны его теплопроводность, упругие константы и ширина запрещенной зоны. При 300 К теплопроводность LSAG составляет 13.204 Вт·м⁻¹·К⁻¹. LSAG имеет наименьшие упругие константы по сравнению с YSAG и YAG, что свидетельствует о более слабой связи атомов в LSAG, чем в YSAG и YAG. Ширина запрещенной зоны LSAG, рассчитанная с использованием гибридного функционала, равна 5.24 эВ. Кроме того, впервые рассчитана фазовая P–T диаграмма известного Y₃Sc₂Al₃O₁₂ (YSAG). В отличие от LSAG, YSAG стабилен при довольно высоких температурах, достигая значений не менее 1500 К. С ростом температуры до 1500 К давление фазового перехода несколько увеличивается до 3.55 ГПа, а моновариантная кривая реакции YSAG↔3YAP+Sc₂O₃ представляется практически прямой линией.

• Sagatova, Dinara N., Nursultan E. Sagatov, Pavel N. Gavryushkin, and Sergey F. Solodovnikov. "DFT calculations of the stability field and properties of a predicted lanthanum–scandium–aluminum garnet La3Sc2Al3O12 and P–T phase diagram of Y3Sc2Al3O12." Computational Materials Science 243 (2024): 113124.