Etude des défauts étendus dans le zinc, le cadmium et le titane par une méthode de liaisons fortes

Abstract

Nous avons adapté la méthode semi-empirique des liaisons fortes pour déterminer la structure atomique et calculer J'énergie des défauts étendus (fautes d'empilement basales I1 et I2, macles (1012) et (1122)) de trois métaux hexagonaux: zinc (c/a=1, 856) cadmium (c/a=1,886) et titane (c/a=1,587). L'énergie électronique attractive du cristal est calculée à l'aide des paramètres de liaisons fortes de Harrison et de la méthode de récursion de HaydockLanczos dans une zone d'extension spatiale finie. L'énergie répulsive est décrite par un polynôme de degré quatre. Nous montrons que si le terme d'énergie répulsive est à symétrie sphérique, les possibilités d'ajustement du rapport c/a de ces métaux dépendent des paramètres de calcul de l'énergie électronique. En se limitant aux interactions entre premiers voisins dans le calcul local de la matrice densité, nos potentiels reproduisent parfaitement les rapports c/a et stabilisent la structure hexagonale compacte au détriment d'autres formes structurales. Une étude détaillée du calcul des constantes élastiques a permis d'établir les expressions analytiques des modules de compression hydrostatique et isotrope. Les valeurs calculées de ces modules sont proches l'une de l'autre pour le titane et sensiblement différentes pour le zinc et le cadmium. Les valeurs absolues des énergies des fautes Il et h sont élevées par comparaison aux résultats de calculs antérieurs pour le zinc et le cadmium, mais leur rapport est en accord avec le nombre de plans cubiques des deux fautes. Les structures atomiques relaxées des macles ont une interface plane et symétrique. Les énergies sont satisfaisantes pour la macle (1012) des trois métaux, de même que pour la macle (1122) du titane. Cependant, l'énergie de la macle (1122) du zinc et du cadmium est négative comme déjà obtenue avec un potentiel du type Finnis-Sinclair pour le zinc.