Study of the Grüneisen Parameter of ZnO at High Pressures

Abstract

Дослідження термопружних властивостей кількох типів твердих тіл дуже важливо для дослідників, щоб зрозуміти структуру нижньої мантії Землі та ядра в діапазоні високих тисків. Параметр Грюнайзена відіграє дуже важливу роль у вивченні термопружних властивостей, оскільки забезпечує фундаментальну основу щодо частотного розподілу фононного спектру в твердих тілах. У дослідженні була зроблена спроба теоретично обчислити залежний від тиску параметр Грюнайзена для фаз вюрциту (B4) та кам'яної солі (B1) об'ємного та нанооксиду цинку (ZnO) приблизно до 200 ГПа. Вираз вільного об'єму для параметра Грюнайзена, отриманий Ващенком і Зубарєвим, та ізотермічні рівняння стану (EOS) використовуються для обчислення його значень. Ми виявили, що тенденція зміни параметра Грюнайзена від тиску, отримана для ZnO, подібна до тенденції, отриманої для металів згідно літературних джерел.

Investigations of thermoelastic properties for several types of solids is very important for researchers to understand the earth’s lower mantle structure and core at high pressure range. The Grüneisen parameter (y) plays a very important role in the study of thermoelastic properties as it provides the fundamental basis regarding the frequency distribution of phonon spectrum in solids. In the present study, an attempt has been made to theoretically compute the pressure dependent Grüneisen parameter for wurtzite (B4) and rock salt (B1) phases of bulk and nano zinc oxide (ZnO) up to about 200 GPa. The free volume expression for the Grüneisen parameter derived by Vaschenko and Zubarev and isothermal equations of state (EOS) are used to numerate the values. We have found that the trend of variation of the Grüneisen parameter against pressure obtained for ZnO is similar to the trend obtained for other metals as per literature.