Зарядовые состояния 3d-ионов в наноструктурированных оксидах марганца, железа и кобальта, исследованные методами рентгеновской спектроскопии

• Автор: Месилов, Виталий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1 Электронная структура оксидов Зй-элементов и методы ее исследования

1.1 Сильные электронные корреляции в оксидах З^-элементов

1.1.1 Методы описания систем с сильными электронными корреляциями .

1.1.2 Моттовские изоляторы в модели Хаббарда

1.1.3 Модель Заанена-Саватского-Аллена

1.2 Теоретическое обоснование расчетов атомных мультиплетов

1.2.1 Теория атомных мультиплетов

1.2.2 Теория поля лигандов

1.2.3 Учет кристаллического поля
1.2.4 Эффекты зарядового переноса
1.3 Информативность методов рентгеновской спектроскопии
1.3.1 Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
1.3.2 Рентгеновская абсорбционная спектроскопия
1.3.3 Рентгеновская эмиссионная спектроскопия
1.3.4 Синхротроиное излучение в рентгеновской спектроскопии
Глава 2 Методики экспериментов и расчета
2.1 Методы интенсивной пластической деформации для получения наноматериалов
2.1.1 Размол в вибромельнице
2.1.2 Кручение под давлением
2.2 Синтез и аттестация материалов
2.3 Получение рентгеновских абсорбционных спектров в режиме полного электронного выхода
2.4 Особенности получения рентгеновских абсорбционных спектров в режиме полного выхода фотоэффекта и рентгеновских эмиссионных спектров
2.5 Измерение рентгеновских фотоэлектронных спектров
2.6 Расчеты атомных мультиплетов рентгеновских абсорбционных и фотоэлектронных спектров

Глава 3 Наноструктурированные манганиты
3.1 Зарядовые состояния катионов и структура валентной полосы в нанострукту-рированпых маиганитах Ьао эСао.БМпОз
3.1.1 Состояния окисления Мп, Са и Ьа, оцененные по рентгеновским спектрам поглощения
3.1.2 Структура валентной полосы, исследованная с помощью рентгеновских спектров эмиссии и поглощения
3.2 Зарядовое диснронорционирование ионов марганца в наноструктурированных маиганитах Шо.бЭго.бМпОз
Глава 4 Наноструктурированные ферриты
4.1 Зарядовые состояния ионов железа в наноструктурированном железо-иттрие-
вом гранате У3РезОі
4.1.1 Рентгеновские абсорбционные Ре 2р-спектры
4.1.2 Рентгеновские абсорбционные О Ів-спектрьі
4.1.3 Расчеты атомных мультнплетов рентгеновских абсорбционных
Ре 2р-спектров
4.2 Зарядовые состояния ионов железа в наноструктурированном борате железа РеВОз
Глава 5 Наноструктурированные и дефектные кобальтиты
5.1 Зарядовые состояния ионов кобальта в наноструктурированном кобальтите лития
5.1.1 Рентгеновские абсорбционные Со 2р-снектры
5.1.2 Рентгеновские фотоэлектронные Со 2р-снектры
5.1.3 Определение концентрации ионов лития но рентгеновским фотоэлектронным 1л 1.з-спектрам
5.2 Рентгеновские спектры и особенности строения литий-натриевого кобальтита П^Иа^СоОз
5.2.1 Анализ состава образца по глубине микрорентгеноспектральным методом
5.2.2 Рентгеновские абсорбционные О 1з- и Со 2р-спектры
Заключение
Выводы

Список публикаций по теме диссертации
Список сокращений и условных обозначений
Литература

Монокристалл 1Чтс1о.55го.5МпОз выращен методом зонной плавки с радиационным нагревом в Московском энергетическом институте А. М. Балбашовым. Рентгеноспектральный микроанализ монокристалла, проведенный на микроанализаторе ЗирегргоЬе .1СХА-733, показал соответствие реального состава химической формуле ШолЭго вМпОз и равномерность распределения элементов по кристаллу
Для получения наноструктурированного манганита растертый в порошок монокристалл ШолЭгодМнОз подвергали размолу в вибромельнице ВМ-1 в течение 2, 5 и 8 часов.
Размер кристаллитов (областей когерентного рассеяния), оцененный из ушнрения рентгеновских дифракционных линий, уменьшался с увеличением времени размола и для порошка после размола в течение 8 часов составил порядка 30 нм. В таблице 2.2 показаны параметры кристаллической решетки н объема элементарной ячейки для монокристалла и порошков ШолЗголМпОз после размола в вибромелышце. Параметры кристаллической решетки в наноструктурированных порошках близки к параметрам монокристалла. Размол приводит к незначительному изменению объема элементарной ячейки. Установлено, что все исследованные образцы принадлежали к одному структурному типу Рпта.
Таблица 2.2. Параметры кристаллической решетки и объем элементарной ячейки для монокристалла и порошков ШолЗгп.вМпОз после размола в течение 2, 5 и 8 часов.
Время размола, ч а, А b, А с, Ä V, Ä
0 5.427 7.635 5.470 226.
2 5.423 7.632 5.472 226.
5 5.423 7.634 5.474 226.
8 5.433 7.629 5.472 226.
Дополнительно, размер нанокристаллитов Ndo.5Sr0.5Mn03 измерен с помощью сканирующего электронного микроскопа Inspect F (FEI) Перед съемкой порошок разводили в изопропиловом спирте и перемешивали с помощью ультразвуковой ванны. Каплю полученной взвеси помещали на пластину монокристаллического кремния (шероховатость поверхности ~ 10 А) покрытую с помощью магнетронпого напыления тонким электропроводным слоем тантала. Затем с помощью центрифуги капля взвеси распределялась по поверхности тонким
J Измерения проведены Л. В. Блохиной (ИФМ УрО РАН)
5 Измерения выполнила Л. И. Наумова (ИФМ УрО РАН)