제일원리계산을 통한 TaN의 안정성 연구

Abstract

TaN is a representative refractory nitride with excellent mechanical and chemical stabilities. In this thesis, we theoretically investigate electrical and structural properties of various phases of TaN. From the computational results, it is found that ε-phase is most stable. We also find that δ-TaN is unstable against spontaneous distortion into a tetragonal structure. This originates from the lift of degeneracy at the Fermi level through Jahn-Teller distortion. The cubic structure is stable when Ta/N ratio is bigger than 1.08 or smaller than 0.98.;TaN는 대표적인 내열성 질화물로서 탁월한 역학적, 화학적 안정성 때문에 기술적으로 널리 응용된다. 본 논문에서는 전자구조계산을 통해TaN의 여러 가지 결정 구조들에 대하여 전기적, 구조적 특성을 살펴보았다. 그 결과, 1:1 조성비에서 ε구조가 가장 안정하다는 것을 알아내었다. 특히 우리는 입방정계인 δ-TaN가 자발적인 뒤틀림에 의해 육방정계의 구조로 자발적으로 변화한다는 것을 발견하였다. 이것은 δ-TaN의 페르미 준위 근처에서 축퇴가 깨지는 현상인 Jahn-Teller 뒤틀림에 의한 것이다. 입방정계 구조는 결점이 생성되면 안정해지는데 δ-TaN은 Ta/N의 비율이 1.08보다 크거나 0.98보다 작을 때 안정해진다.