Спектроскопия бинарных оксидов, халькогенидов и некоторых моноатомных неметаллов в широкой области энергии собственного поглощения

• Автор: Соболев, Валентин Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 453 с. : ил.

Глава 1. Краткий литературный обзор по оптическим спектрам и электронной структуре
1.1. Общая таблица бинарных соединений. Структура решетки. Энергия запрещенной зоны
1.2. Экспериментальные спектры R, еь сг, -Ime'1
1.3. Теоретические расчеты ЗОН, ЭКСИТОНОВ, СПектрОВ 82 Выводы
Глава 2. Методы расчетов и измерений
2.1. Комплекс фундаментальных оптических функций
2.2. Диэлектрическая проницаемость и ее природа
2.3. Методики расчетов оптических функций
2.3.1. Расчеты по спектру отражения R(E)
2.3.2. Расчеты по спектрам 8г или -Ime'1
2.4. Разложение интегральных спектров на компоненты
2.5. Общие схемы расчетов комплексов оптических функций и разложений 82 и -Ime'1, сопоставлений полученных данных с теоретическими расчетами и известными экспериментальными данными для кристаллов и стекол Выводы к главе
Глава 3. Простые моноатомные неметаллы : криодиэлектрики (N2, О2, СО2, СО, Не, лед Н2О), пять углеродных фаз (алмаз, графит, а-С, фуллериты Сбо и С70), пористый кремний
3.1. Криодиэлектрики Введение
3.1.1. Результаты расчетов спектров оптических функций твердого азота и их обсуждение
3.1.2. Результаты расчетов спектров оптических функций твердого кислорода и их обсуждение
3.1.3. Результаты расчетов спектров оптических функций твердого СО2 и их обсуждение
3.1.4. Результаты расчетов спектров оптических функций твердого СО и их обсуждение
3.1.5. Результаты расчетов спектров оптических функций жидкого гелия

3.1.6. Результаты расчетов спектров оптических функций льда и их
обсуждение
3.2. Пять углеродных фаз (алмаз, графит, а-С, Сйо, С70)
3.2.1. Алмаз
3.2.2. Графит
3.2.3. Аморфный углерод
3.2.4. Фуллериты Сбо и С70
3.2.5. Пористый кремний
Выводы к главе 3
Глава 4. Группа Па - VI
4.1. BeO, BeSe, ВеТе
4.1.1. ВеО
4.1.2. BeSe, ВеТе
4.2. Оксид магния (MgO)
4.2.1. Длинноволновые экситоны
4.2.2. Область энергии Е = 0 - 40 эВ
4.2.3. Расчеты зон, N(E), 82(E), локализации переходов и природа компонент разложения ё2(Е)
4.3. MX (М - Ca, Sr, Ва; X - О, S, Se)
4.3.1. Длинноволновые экситоны (3-7.5 эВ)
4.3.1.1. Оксиды CaO, SrO, ВаО
4.3.1.2. Сульфиды CaS, SrS, BaS
4.3.1.3. Селениды CaSe, SrSe, BaSe
4.3.2. Область энергии 0 - 40 эВ
4.3.2.1. Оксиды CaO, SrO, ВаО
4.3.2.2. Сульфиды CaS, SrS, BaS
4.3.2.3. Селениды SrSe и BaSe
4.4. Сопоставление энергий осцилляторов Ej(a)
Выводы к главе 4
Глава 5. Оксиды элементов 3,4,5 и 6 групп
5.1. Оксиды SC2O3, Y2O3
5.1.1. Оксид скандия
5.1.2. Оксид иттрия
5.2.1. Оксид титана
5.2.2. Оксид циркония

5.2.3. Оксид гафния
5.2.4. Оксид палладия
5.3. Оксид алюминия
• 5.3.1. Монокристаллический АІ2О3
5.3.2. Аморфные (а) и поликристаллические фазы (а, у) АІ2О3
5.3.3. Оксид висмута
5.3.4. Оксид сурьмы
5.4.1. Закись меди С112О
5.4.2. Окись меди СиО
5.5. Оксид молибдена М0О3
5.6. Оксиды группы МО2 (М - Зі, вс, Би)
5.6.1. Система 8іОх(х = 0, 1,1.5,2)
5.6.1.1. Кристаллический кварц БЮг
5.6.1.2. Плавленый кварц БЮг
5.6.3. Аморфные фазы системы ЗіОх (х = 0,1,1.5,2)
5.6.4. Диоксид германия ОеОг
5.6.5. Диоксид олова ЗпОг
• 5.7. Сопоставление спектров Еі(а)
Выводы к главе 5
Глава 6. Группа II-VI
6.1. Оксид цинка ZnO
6.1.1. Длинноволновые экситоны
6.1.2. Область 2 - 30 эВ
6.2. Сульфид цинка 2пБ
6.2.1 .Длинноволновые экситоны
6.2.2. Область 3 - 40 эВ
6.3. Селенид цинка 2пЗе (кубический)
6.3.1. Длинноволновые экситоны
6.3.2. Область 4 - 30 эВ
6.4. Теллурид цинка 2пТе
6.5. Оксид кадмия СсЮ
6.6. Сульфид кадмия СйЭ
6.6.1. Кубический СбБ (с-СбБ)
• 6.6.2. Гексагональный Сс18 (v-CdS)
6.7. Селенид кадмия СйБе

Рис. 3.9. Расчетные спектры е2, к, ц, Е2е2 Рис. 3.10. Расчетные спектры е2, к, д, Е2е2
гексагонального льда аморфного льда
В разложенных спектрах £2 и -1ШЕ'1 установлено 21 компонента для гексагонального льда и 24 компоненты аморфной фазы (табл. 3.6, 3.7). Наиболее корректные значения энергий объемных плазмонов получились равными 21.3 (гексагональная фаза) и 19.0 эВ (аморфная фаза). Меньшие значения Еру аморфной фазы в соответствии с общей теорией плазмонов объясняются ее меньшей плотностью.
Характеристические потери электронов льда экспериментально измерены в работе [66] без указания типа фазы (кристаллическая или аморфная фаза). Интегральная кривая потерь содержит очень широкий максимум при ~ 20 эВ и ступеньку при ~8.9эВ. Они близки по энергии к компонентам разложения потерь № 16 и № 3 (гексагональный лед), № 4 и № 17 (аморфный лед).
Согласно результатам разложений спектров е2 обоих фаз при переходе от кристалла к аморфному образцу количество компонент почти не изменилось, а энергии их аналогов различаются лишь на ~ 0.05 - 0.2 эВ. Однако по площади полос компонент различия находятся в интервале 1.4-6. В работе [67] с помощью синхротронного излучения изучены спектры поглощения кубического и аморфного льда в области 5 -30 эВ. Эти экспериментальные данные хорошо согласуются с нашими расчетными результатами.
Спектры газообразной и жидкой воды настолько сильно отличаются от спектра льда, что их сопоставлять трудно. Но с другой стороны, большие детальные сходства спектров гексагонального и аморфного льда свидетельствуют о слабом влиянии дальнего порядка на электронную структуру льда. Она определяется, по-видимому, ближним порядком кластера, содержащего небольшое количество формульных единиц Н20. Теоретически этот вопрос не рассмотрен.
Известно несколько весьма упрощенных теоретических расчетов зон льда [12]. В работе [68] рассчитаны три валентные полосы и две зоны проводимости для трех