Оптические свойства и электронная структура дифторидов металлов второй группы

• Автор: Калугин, Алексей Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 264 с. : ил

Оглавление
Введение
1. Обзор экспериментальных и теоретических сведений
1.1. Кристаллическая структура
1.2. Экспериментальные спектры оптических функций
1.3. Теоретические расчеты
1.4. Выводы. Постановка задачи
2. Методы расчетов
2.1. Фундаментальные оптические функции
2.2. Дисперсионные соотношения Крамерса-Кронига. Правила сумм
2.3. Теория диэлектрической проницаемости
2.4. Методики расчетов оптических функций
2.4.1. Расчеты по спектрам отражения
2.4.2. Расчеты по спектрам е2 или—/те-
2.5. Разложение интегральных спектров на компоненты с помощью объединенных диаграмм Арганда
2.5.1. Разложение спектра е
2.5.2. Разложение спектра —/те-
2.6. Выводы
3. Оптические функции и электронная структура СаР2
3.1. Оптические функции [74,77,78]
3.2. Разложение спектров е2 и —/те-1 на компоненты [75,79-83]
3.3. Обсуждение результатов на основе теоретических расчетов
3.3.1. Теоретические расчеты работ [38,39]
3.3.2. Разложение теоретических спектров е2 и —/те-1 работ [38,39]
3.3.3. Теоретические расчеты методом РР-ЪМТО [73]
3.4. Выводы
4. Оптические функции и электронная структура БгР2
4.1. Оптические функции

4.2. Разложение спектров е2 и —1те~1 на компоненты
4.3. Обсуждение результатов на основе теоретических расчетов [35]
4.4. Выводы
5. Оптические функции и электронная структура ВаР2
5.1. Оптические функции
5.2. Разложение спектров е2 и —1т е-1 на компоненты
5.3. Обсуждение результатов на основе теоретических расчетов [35]
5.4. Выводы
6. Оптические функции и электронная структура Сс]Р2
6.1. Оптические функции
6.2. Разложение спектров е2 и —1тпе~1 на компоненты
6.3. Обсуждение результатов на основе теоретических расчетов [33,34]
6.4. Выводы
7. Оптические функции и электронная структура Г^Р2
7.1. Оптические функции
7.2. Разложение спектров е2 11 — 1те~1 на компоненты
7.3. Обсуждение результатов на основе теоретических расчетов [46,47]
7.4. Выводы
8. Сопоставление оптических свойств дифторидов
Заключение
Литература
A. Таблицы расчетов оптических функций СаР2
Б. Таблицы расчетов оптических функций ЗгР2
B. Таблицы расчетов оптических функций ВаР2
Г. Таблицы расчетов оптических функций Сс^
Д. Таблицы расчетов оптических функций М§Б2
Введение
Эффективность прикладного применения соединений зависит от степени их всестороннего изучения различными физическими и химическими методами, как экспериментально, так и теоретически. В этой связи исследования энергетической структуры, определение ее параметров (энергии, полуширины, вероятности переходов, ширины валентных и свободных зон, их взаиморасположение, ширина запрещенной зоны и т.д.) одно из важнейших направлений в физике твердого тела. Указанные характеристики необходимы для построения моделей, с помощью которых удается объяснять физические и химические свойства вещества, а также предсказывать их новые особенности. И, следовательно, они важны для создания теоретического фундамента при решении задачи получения новых материалов с заранее заданными свойствами.
В настоящее время известны теоретические и экспериментальные исследования электронной структуры и собственных энергетических уровней в широкой области энергии фундаментального поглощения для многих твердых тел. В данной области науки были достигнуты значительные успехи. Вместе с тем имеется и множество нерешенных вопросов. Одной из наиболее важных проблем является отсутствие единой теории расчета уровней энергии с учетом крайних случаев — зон и экситонов. Также слабо развита теория температурной зависимости собственных энергетических уровней. Кроме того, как правило, в теоретических расчетах слабо учитываются опытные данные, что приводит к противоречиям даже в качественной трактовке природы оптических переходов. Не меньше проблем и в экспериментальной спектроскопии твердых тел. Этим обусловлено то, что экспериментальные сведения, зачастую, сильно различаются как количественно, так и качественно. Это создает дополнительные трудности для интерпретации полученных результатов.
Процессы взаимодействия света с веществом чрезвычайно сложны и проявляются через большой набор оптических функций, связанных ме?кду собой интегральными или

лее верными были признаны результаты расчетов в модели кристаллического кластера. Данные [43] коррелируют с экспериментальными данными [18] для 2рБ_ и 4р 8г2+ уровней. Положение более низких уровней завышено примерно на 2 эВ. Ширина запрещенной зоны по оценкам [43] оказалась 15.15 эВ, что намного больше опытного значения. Дно зоны проводимости образовано преимущественно из б-состояний пустых сфер. Выше расположены 4<1-состояния Бг2+ и 2р-состояния пустых сфер.
Расчеты верхней валентной зоны и нижней зоны проводимости СДЕ2 в приближении сильной связи выполнены в [28]. В расчетах пренебрегли 4Д-состояниями СД2+ и 2б-сос-тояниями Б-. Параметры расчетов получали в результате подгонки уровней энергии в точках Г, X и Б к значениям, полученным в [34]. Естественно, результаты оказались весьма схожими.

Рис. 1.23. Валентные зоны (а) и зоны проводимости (б) [47]
Валентные зоны 1У^Е2 рассчитаны с помощью МСС в [41,42]. Структура ВВЗ оказалась чрезвычайно сложной и состоит из 12 подзон. Вершина валентной зоны расположена в точке Г, а минимальное значение лежит на направлении X (состояние Х^тт)-Полная ширина зоны равна 6.23 эВ, что почти совпадает с экспериментальным значением [24].
Более полные расчеты зонной структуры М§Б2 проведены в [45-47] (рис. 1.23). Кроме ВВЗ были получены вторая валентная зона и зоны проводимости. Валентные зоны рассчитывались в приближении МСС, а зоны проводимости — методом псевдопотенциала. Как и в [41,42], вершина валентной зоны оказалась в точке Г. Полная ширина ВВЗ равна 6 эВ. Вторая зона намного уже и расположена на 20.3 эВ ниже минимума ВВЗ. Ее ширина составляет около 1 эВ. Первая зона образована практически полностью