Assessment of Various DFT-based Methods for Predicting Temperature Dependence of Elastic Constants

Das Hauptaugenmerk dieser Arbeit liegt auf der Bewertung mehrerer verschiedener atomistischer Methoden zur Berechnung der Temperaturabhängigkeit von elastischen Konstanten kubisch einkristalliner metallischer Materialien. Im Speziellen werden für die CPU-intensiven Berechnungen das auf der Dichtefunktionaltheorie basierende Softwaretool VASP in Kombination mit den Rechenkapazitäten des VSC und des HPC Rechnerverbunds der Montanuniversität Leoben verwendet. Es wird gezeigt, dass die elastischen Konstanten des Grundzustands als Funktionen des Volumens dargestellt werden können und daher abhängig vom Abstand benachbarter Atome sind. Des Weiteren wird das quasiharmonische Debye Modell und ein auf Phononenberechnungen basierender Ansatz der quasiharmonischen Näherung als Bestandteil des Softwarepakets phonopy benutzt, um ausgewählte thermische Materialeigenschaften, wie beispielweise die thermische Ausdehnung, zu prognostizieren, wohingegen der letztere Ansatz realistischere Ergebnisse liefert. Letztlich werden die elastischen Konstanten als implizite Funktionen der Temperatur dargestellt, wobei die auf Phononenberechnungen basierenden Resultate im Einklang mit experimentellen Daten stehen.