Прецизионные структурные исследования, тепловые колебания атомов и физические свойства кристаллов

• Автор: Рабаданов, Муртазали Хулатаевич
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 313 с. : ил.

ГЛАВА 1. Прецизионные структурные исследования монокристаллов и учет

'Г1

тепловых колебаний атомов(литературный обзор)

1.1. Некоторые определения

1.2. Интенсивности рассеяния рентгеновских лучей кристаллом с учетом тепловых колебаний атомов структуры
1.3. Температурный фактор в гармоническом приближении при анизотропных тепловых колебаний атомов в кристаллах

1.3.1. Температурный фактор в моделях Дебая и Эйнштейна

1.3.2. Матрица среднеквадратичных смещений, общий, изотропный и анизотропный температурные факторы

1.3.3. Температурный фактор и функция плотности вероятности нахождения

атома в данной точке пространства

1.3.4. Эллипсоиды тепловых колебаний атомов

1.3.5. Симметрия атомных позиций и анизотропный температурный фактор
1.3.6. Межатомные расстояния в кристалле с учетом тепловых колебаний
(• атомов
1.4. Ангармоническое приближение колебаний атомов и температурный фактор
1.4.1. Информативность учета ангармоничности колебаний атомов в структурных исследованиях
1.4.2. Ангармонические колебания атомов в приближении независимых осцилляторов
1.4.2.1. Формализм обобщенного структурного фактора
1.4.2.2. Квазигармоническое приближение
1.4.2.3. Методы учета ангармонизматепловых колебаний атомов в кристалле
1.4.2.3.1. Формализм, основанный на одночастичном потенциале
1.4.2.3.2. Формализм Грама-Шарлье
1.4.2.3.3. Разложение по кумулянтам
1.5. Структурные модели с существенным ангармонизмом тепловых колебаний атомов и с расщеплением атомных позиций
1.6. Основные характеристики мультипольной модели
1.7. Тепловые колебания атомов и точечные дефекты: коррелированность вкладов в структурные амплитуды

ГЛАВА 2. Исследуемые в данной работе кристаллические материалы, дифракционные эксперименты и методы их обработки
2.1. Монокристаллы исследуемых материалов

2.2. Характеристики дифракционных экспериментов
2.3.Предварительная обработка дифракционных данных
2.4. Используемые процедуры уточнения атомных моделей строения
кристаллов
2.5. Статистическая достоверность результатов уточнений структурных
моделей по дифракционным данным
ГЛАВА 3. Прецизионные структурные исследования монокристаллов сфалеритового типа
3.1. Кристаллы со структурой типа сфалерита
3.2. Ангармонические тепловые колебания атомов в кристаллах: GaP, ZnS,
ZnSe, ZnTe, -высокотемпературные рентгеноструктурные исследования
3.3. Нейтронографические структурные исследования и уточнение тепловых колебаний атомов в кристаллах со структурой типа сфалерита
3.4. Параметры колебаний атомов, получаемые в структурных исследованиях,
v и особенности тепловых свойств монокристаллов
3.4.1. Среднеквадратичные динамические смещения атомов и температуры
Дебая в соединениях GaP, ZnS, ZnSe, ZnTe
3.4.2. Расчет некоторых ангармонических эффектов в кристаллах GaP,
ZnS, ZnSe, ZnTe
3.5. Структурные модели монокристаллов сфалеритового типа с ангармо-низмом тепловых колебаний атомов и с расщеплением атомных позиций
3.5.1. Результаты уточнений структурных моделей ZnTe и ZnSe
3.5.2. Результаты уточнения структурной модели CdTe
ГЛАВА 4. Интенсивности брегговских отражений с учетом совместного
влияния ангармоничности тепловых колебаний атомов и ряда других
факторов
4.1. Ангармонизм тепловых колебаний и асферичность электронной плотности атомов в кристалле
4.1.1. Высокотемпературные рентгеноструктурные исследования ZnS
4.1.2. Мультипольные и ангармонические модели атомной структуры монокристаллов А12ВеО4:Сг3+(0; 0.3; 1.0 ат% Сг3+)
4.2. Тепловое диффузное рассеяние и ангармонизм тепловых колебаний атомов

4.2.1. Учет теплового диффузного рассеяния в прецизионных структурных исследованиях
4.2.2. Оценка вклада ангармонизма колебаний атомов в тепловое диффузное
и*“ рассеяние
4.2.3. Расчет поправок на тепловое диффузное рассеяние для халькогенидов
цинка и теллурида кадмия
4.3. Оценка вкладов точечных дефектов
ГЛАВА 5. Структурная обусловленность физических свойств монокристаллов
NiSi иу-ПзлОео.лРо.бЛ
5.1. Атомная структура и гигантская анизотропия теплового расширения монокристаллов NiSi
5.1.1. Результаты уточнения атомной структуры монокристаллов NiSi и их обсуждение
5.1.2. Кристаллохимия соединения NiSi
5.1.3. Структурные причины гигантской анизотропии теплового расширения
кристаллов NiSi и отрицательный коэффициент расширения вдоль оси Ъ
5.2. Атомная структура и механизм ионной проводимости монокристаллов Y-Li3.31Ge0.31P0.69O4
5.2.1. Уточнение атомной структуры кристаллов Y-Li3.31Geo.31Po.69O4
5.2.2. Структурный механизм суперионной проводимости кристаллов
Y-Li3.31Ge0.31P0.69O4
ГЛАВА 6. Атомные структуры и анализ тепловых колебаний атомов
в монокристаллах Cd].xZnxTe, CuInSe2 и (Ali.xCrx)2Be04
6.1. Атомное строение монокристаллов твердых растворов Cd).xZnxTe
(х=0.04,0.10, 0.21, 0.30, 0.40)
6.1.1. Первые координационные сферы атомов в структурах Cd].xZnxTe
6.1.2. Результаты уточнения двух возможных атомных моделей
6.1.3. Анализ поведения слабых дифракционных отражений
с индексами h+k+l=4n+2
6.1.4. Возможные упорядочения в твердых растворах Cdi.xZnxTe
6.2. Кристаллохимические особенности атомной структуры
монокристаллов CuInSe2
6.3. Уточнение атомных структур монокристаллов исходных А12ВеС>4
и допированных трехвалентным хромом на 0,3 и 1,0 ат.%
щ Заключение
Литература

В качестве примера рассмотрим модельную структуру типа цинковой обманки (сфалерита). ОП для каждого атома в структуре типа цинковой обманки записывается в виде (1.4.8). Подставляя это выражение в (1.4.11) получим [46]:

£>2кТ
2а,

а, 2а,) I а, 2а,
в2Тас,к ~
- (АгТ’)3^—^ + к2 +12)2 +ут[(1>4 +к4+14)- 3(й2/с2 + к212 + 12И2)]
-Ё^[1?кг+кг12+Щ )

02кТ
2а,
1-А71
15У» Рк «* 2 а
где О (=2яН) - вектор рассеяния, Ь,к,1- компоненты вектора обратной решетки Н (индексы Миллера).
Учет зависимости коэффициентов ОП от температуры в квазигармоническом приближении (1.4.9) приводит к эффективному гармоническому параметру [54]. В предположении, что 2ус^Д7«1 , получается
«Л = %( 1-2дгсДГ)| + ктЩ—&
а 2а
Тогда при учете только членов пропорциональных Т выражение для среднеквадратичных смещений, которое записывается в виде
«• «ид ,
, V а,)
в предположении квазигармонических изменений коэффициентов ОП будет имеет вид [54]
{к(02} = — {1-2%УсТ0)~
«П
(кТ)2
‘0,(
2 ХУ а ~2°У о./ Р

*0,/