(\textit {Ab initio}\) based study of the thermodynamics of complex intermetallics

Density functional theory (DFT) is a powerful technique for studying various phenomena in materials science. In this thesis, several method developments are provided to capture the thermodynamics of defects in intermetallics using DFT. The importance of capturing the thermodynamics of anti-site defects is demonstrated for the quaternary Al-Cu-Mg-Si Q-phase. The investigation of point defects in pentlandite unravels the crucial role of sulfur vacancies in the catalytic hydrogen evolution reaction. The stacking faults are investigated in Laves phases and capturing the disordered magnetic configuration of competing Laves phases in NbFe2 is demonstrated. Finally, to investigate the stability of defects in the Nb-rich NbFe2 Laves phase two different approaches one based on the conventional convex hull and the other based on the defect phase diagrams are introduced. It is shown under which external constraints the planar defects can be stabilised.
Dichtefunktionaltheorie (DFT) ist eine leistungsstarke Methode zur Untersuchung einer Vielzahl von Phänomenen in der Materialwissenschaft. In der vorliegenden Arbeit werden verschiedene Methodenentwicklungen vorgestellt, um die Thermodynamik von Defekten in intermetallischen Legierungen mithilfe von DFT zu bestimmen. Die Thermodynamik von Antisite-Defekten wird anhand der quaternären Al-Cu-Mg-Si Q-Phase diskutiert. Bei der Untersuchung von Pentlandit wird die entscheidende Rolle von Schwefel-Leerstellen bei der katalytischen Wasserstoffentwicklungsreaktion aufgedeckt. Für Stapelfehler in NbFe2 wird gezeigt, wie die magnetische Unordnung in konkurrierenden Laves-Phasen berücksichtigt werden kann. Schließlich werden zwei alternative Ansätze mit einer konvexen Hülle und mit Defektphasendiagrammen eingeführt, um die Stabilität von planaren Defekten in einer Nb-reichen C14 NbFe2 Laves-Phase zu untersuchen. Es wird gezeigt, unter welchen äußeren Bedingungen diese stabilisiert werden können.