Исследование локальных полей микроскопических примесей и электронного строения оксидов семейства перовскита

• Автор: Осипенко, Игорь Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 118 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1, ОКСИДЫ СЕМЕЙСТВА ПЕРОВСКИТА. ЭЛЕКТРОННОЕ СТРОЕНИЕ. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ В ОСП
ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ НАРУШЕНИЯ СИММЕ ТРИИ ОДНОЭЛЕКТРОННОЙ ВОЛНОВОЙ ФУНКЦИИ СВЯЗАННОГО СОСТОЯНИЯ ОДНОКРАТНОИОНИЗОВАННОЙ КИСЛОРОДНОЙ ВАКАНСИИ
2.1 Отличие локального поля от среднего
2.2 Уравнения электростатики для кристалла, содержащего
точечный дефект
2.3 Модель точечно-поляризуемых ионов. (Модель Слзтера. Определение нецентросимметричной позиции иона лития
в КТаОз)
2.4 Нарушение симметрии одноэлектронной волновой функции связанного состояния однократноионизованнои кислородной вакансии
Выводы
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ЛОКАЛЬНОГО НОЛЯ В ИОННЫХ КРИСТ АЛЛАХ
3.1 Локальное электростатическое поле создаваемое заряженной микроскопической примесью в ионном кристалле
Выводы

ЛАВА 4. ТРОЙНЫЕ ОСП. ХАРАКТЕР ЗАПРЕЩЕННОЙ ЗОНЫ В
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АВхВ[,хО,г КРИСТ АЛЛАХ
4.1 Метод сильной связи. Теория альтернантных структур
4.2 Модель Вольфрама.

4.3 Характер запрещенной зоны в диэлектрических АВхВ[_хО
4.3.1. Электронная-структура упорядоченной фазы АВу2В/20ъ кристаллов со структурой типа перовскита
4.3.2. Электронная структура упорядоченной фазы кристаллов АВ{/3В2/2 03 со структурой типа перовскита
4.3.3. Электронная структура неупорядоченных кристаллов АВхВ[_хОз
4.3.4. Электронная структура кристаллов А В хВ’их 03 с низкодежадшм электронным уровнем атома А
4.3.5 Экспериментальное исследование характера запрещенной зоны в кристаллах АВхВ[_хО3 со структурой типа перовскита
ристаллах.

Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

ПУБЛИКАЦИИ /ШТОРА.

ЛИТЕРАТУРА,

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы. Оксиды семейства перовскита (ОСП) известны своими разнообразными применениями в электронике. Характеристики оксидов зависят от степени окисления и восстановления образцов, что обычно связывается с наличием в кристалле некоторой концентрации кислородных вакансий. Изучение этих дефектов проведено в настоящей диссертации на основе подхода, позволяющего учесть взаимодействие электрона, захваченного вакансией, с поляризацией. Актуальность этих исследований вызвана, с одной стороны, заметной ролью, которую играет восстановление образцов в формировании электрических и оптических характеристик оксидов,, е другой стороны, обязана необходимости дальнейшего развития теории точечных дефектов в оксидах. В этой связи на основе последовательного микроскопического подхода будут также исследованы локальные поля, создаваемые микроскопическими примесями в оксидах.
В диссертации изучается электронное строение ряда тройных оксидов семейства перовскита. Актуальность этого исследования связана е тем, что электронное строение тройных оксидов в литературе еще почти не обсуждалось, тогда как именно в многокомпонентных оксидах ожидается появление улучшенных рабочих характеристик прикладных материалов и даже новых свойств, как это было найдено в слоистых оксидах меди (свойство высокотемпературной сверхпроводимости).
Пелыо данной работы является дальнейшее теоретическое исследование точечных дефектов в кубических ОСП, в частности кислородной вакансии, Уо, особенностей поведения локального поля, создаваемого точечными заряженными примесями в ионных кристаллах; прогнозирование электронного строения тройных ОСП с изменением их элементного состава.
этой модели были выполнены две р аботы /9 содержание которых представляет интерес для проблем, рассматриваемых в данной диссертации.
Б работе [179] Слэтер для объяснения увеличения диэлектрической проницаемости в точках фазового перехода решил корректно поля в рамках модели точечно-поляризуемых ионов описать (учитывая реальную структуру кристалла) отличие локального электрического поля, действующего на атом в узле кристаллической решетки, от величины макроскопического электрического. Из анализа экспериментальных данных видно, что природа увеличения диэлектрической проницаемости в точках фазового перехода связана с однородными смещениями ионов для переходных элементов решетки. Из анализа кристаллической структуры ВиТгОз следует, что увеличение статической диэлектрической проницаемости связано именно с ионами титана. Слэтер показал, что учет смещений ионов в этом случае хорошо описывается и согласуется с экспериментальными данными простым введением некоторой дополнительной поляризуемости иона титана аг.
В работе [57] в рамках модели точечно-поляризуемых ионов было численно найдено нецентросимметричное положение иона Ы замещающего ион К в КТаОз. Найденное значение смещения <7=1.35 А иона и из центросимметричного положения находится в хорошем согласии со значением полученным в этой же работе из анализа экспериментальных данных работы <7=1.26 [47].
В работе [57] равновесное положение иона лития в КТаОз было найдено по минимуму общей энергии в КТаОз (представляющей из себя сумму ку-лоновской энергии, энергии отталкивания между литием и окружающими его ионами кислорода, и энергии поляризации) как функции от смещения иона лития. Авторами значение поляризационной энергии находилось методом итерации для кластера размерами 3x3x3 элементарные ячейки. Значение