Комбинационное рассеяние света и фазовые переходы в перовскитоподобных кристаллах Rb2KScF6 и RbMnCl3

• Автор: Крылова, Светлана Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Актуальность - 2 -
Цели и задачи работы
Научная новизна - 5 -
Практическая значимость
Основные положения выносимые на защиту - б -
Апробация работы - 7 -
Публикации
Структура и объем диссертации
ГЛАВА 1. СПЕКТРОСКОПИЯ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ И ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В КРИСТАЛЛАХ
1.1. Комбинационное рассеяние в кристаллах
1.1.1. Комбинационное рассеяние света и симметрия кристаллов
1.2. Моделирование колебательных спектров кристаллов
1.2.1. Феноменологические модельные методы расчета фононных спектров кристаллов - 24 ■
1.2.2. Первопринципные методы расчета фононных спектров кристаллов
1.3. Комбинационное рассеяние света и фазовые переходы в кристаллах
Постановка задачи
ГЛАВА 2. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ЭЛЬПАСОЛИТЕ КВ2К8СЕб
2.1. Структура и симметрия кристалла Кв2К5сГ6
2.2. Эксперимент
2.3. Методика определения симметрии рассчитанных колебаний
2.4. Сравнительный симметрийный анализ экспериментальных и вычисленных колебательных спектров
2.5. Построение дисперсионных кривых
Выводы главы 2
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В КРИСТАЛЛЕ ИШМСЬз МЕТОДОМ КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ
3.1. Структура и симметрия кристалла
3.2. Спектроскопия КР кристалла КвМ,'Сь3 при нормальных условиях
3.3. Фазовые переходы в квМмСь3 индуцированные гидростатическим давлением
3.4. Симметрийный сравнительный анализ спектров комбинационного рассеяния и рассчитанных колебательных спектров кристалла КВМЦСЬз
3.5. Вычисленные фононные спектры кристалла КвМуС1.3
Выводы главы 3
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Актуальность
К настоящему времени спектроскопия комбинационного рассеяния (СКР) заняла прочное место среди различных других методов исследования состава и строения вещества, фононных спектров, механизмах электрон-фононного и фонон-фононного взаимодействия. Получение таких данных относится к числу важнейших задач спектроскопии твердого тела. Поэтому проведение подобных исследований стало обязательным при изучении новых кристаллических материалов и структур.
Развитые современные подходы к описанию колебательного спектра и процесса комбинационного рассеяния на колебаниях решетки, в сочетании с современными вычислительными методами, существенно увеличили информативность спектроскопии КР, позволив установить связи между спектральными параметрами и характеристиками кристаллической структуры.
Теоретико-групповые методы анализа фундаментальных колебаний кристаллов позволяют однозначно определить тип симметрии и число колебаний, а также проанализировать их активность и указать условия их наблюдения в том или ином физическом процессе на основе минимума данных о строении и составе кристаллов. Вследствие этого теоретико-групповые методы широко используются как для симметрийного анализа результатов моделирования колебательных спектров, так и для интерпретации результатов экспериментальных исследований. Использование симметрийных методов делает возможным корректное соотнесение теоретических и экспериментально наблюдаемых колебательных спектров.
В последние десятилетия были синтезированы многочисленные кристаллы сложной структуры, которые стали новыми объектами физики твердого тела, включая физику фазовых переходов, а также привлекли к себе внимание в качестве перспективных сред для многочисленных практических приложений. Сюда относится большое число новых кристаллов обширного семейства перовскитоподобных соединений, включая собственно перовски-ты, слоистые перовскиты и их политипы, эльпасолиты и другие кристаллы с октаэдрическими молекулярными ионами. Перовскиты традиционно являются модельными объектами исследования фазовых переходов в кристаллах; в то же время к этому семейству относится большинство современных неорганических материалов нелинейной оптики и квантовой электроники, на их основе сознаны сегнето- и пьезоэлектрические керамические материалы, нашедшие многочисленные применения в электронике и пьезотехнике; наконец, структуры высокотемпературных сверхпроводников являются вариантами структуры слоистого перовскита. Надо отметить, что галоген-содержа-щие перовскиты изучены в целом гораздо слабее, чем их кислород-содержа-щие аналоги. Более низкие частоты колебательного спектра галогенидов зачастую сильно затрудняют проведение таких исследований, а большое разнообразие процессов, происходящих в этих кристаллах при внешних воздействиях, зачастую требует более тщательного их изучения, включая исследование полного колебательного спектра.
Для интерпретации колебательных спектров кристаллов в настоящее время широко применяются феноменологические модели, в которых параметры взаимодействия структурных единиц кристаллической решетки считаются подгоночными параметрами. Для кристаллов сложной структуры число таких подгоночных параметров становится значительно возрастает, что существенно снижает информативность такого подхода. В связи с этим возрастает актуальность развития и применения методов расчета колебательного спектра из первых принципов. Они позволяют быстро и точно рассчитывать физические свойства, включая и колебательный спектр, кристаллов с
никающего под действием деформации Г). Отметим, что наличие ненулевых недиагональных коэффициентов связи Ьф задающих степень этого перемешивания, определяется равенством (1.79): чтобы эти эффекты наблюдались для данного <2а> должны существовать <2р, удовлетворяющие (1.79). При этом величина перемешивания (как сдвиг частоты, так и изменение собственного вектора) определяются наинизшей степенью п и близостью частот взаимодействующих колебаний.
Аналогичным образом, слагаемое свободной энергии, описывающее процесс КР, в присутствии внешнего воздействия приобретает вид [34]:
где поправка 86« связана с изменением производной восприимчивости кристалла под действием деформации г|, и также может быть разложена в ряд по р. С учетом связи старых и новых нормальных координат:
Коэффициенты , определяющие изменения интенсивности линий
КР, содержат как слагаемые, связанные с перемешиванием собственных векторов колебаний, так и слагаемые, связанные с изменением производных
ьсгл. ~ ЕЕ$ ,
Са=Са+8Са,
(1.84)

Gct.baa.Qa У,

= ДС/5са((ш-Йа) - £Х5о£УйсЕ,Е%.
(1.85)
Р*а к