Исследование динамики решетки оксифторидов

• Автор: Колесникова, Евгения Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 101 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Оксифториды А2ВМ03Р3 (А, В=Сз, Шэ, К, Ш; M=W, Мо)
1.1 Перовскиты и перовскитоподобные кристаллы (соединения)
1.2 Оксифториды - представители семейства перовскитоподобных кристаллов
1.3 Эльпасолит КЬ2КМо03Г3
1.4 Криолит К3У03Р3
Г лава 2 Обзор экспериментальных и теоретических методик
2.1 Анализ и интерпретация экспериментальных спектров КР
2.1.1 Выбор спектрального контура
2.1.2 Температурное поведение спектральных параметров в отсутствии
фазовых переходов
2.1.3 Некоторые особенности спектров КР, возникающие при структурных
фазовых переходах
2.2 Методика КР-эксперимента
2.2.1 Эксперимент при изменении температуры и атмосферном давлении
2.2.2 Эксперимент в условиях высокого гидростатического давления при комнатной температуре (Т=296 К)
2.3 Обобщенная модель Гордона-Кима для расчета статических и динамических свойств ионного кристалла с учетом деформируемости, дипольной и квадрупольной поляризуемости ионов
2.3.1 Электронная плотность и поляризуемость ионов
2.3.2 Полная энергия кристалла
2.3.3 Динамика решетки

Глава 3 Исследование динамики решетки оксифторидов методом комбинационного рассеяния света
3.1 Исследование динамики решетки оксифторида КЬ2КМо03Р3 методом

3.1.1 Температурная эволюция спектральных характеристик в оксифториде ЯЬзКМоОзГз
3.1.2 Исследование спектральных характеристик оксифторида КЬ2КМо03Р3 в условиях высокого гидростатического давления
3.2 Исследование динамики решетки оксифторида К3У03Г3 методом КР
3.2.1 Температурная эволюция спектральных параметров в оксифториде К3¥03Г3
3.2.2 Исследование спектральных характеристик оксифторида Кз'ОзГз в условиях высокого гидростатического давления
Г лава 4 Неэмпирический расчет динамики решетки оксифторидов в рамках обобщенного метода Гордона-Кима
4.1 Расчет динамики решетки криолита К3У03Р3
4.2 Расчет динамики решетки эльпасолита ЯЬ2КМо03Г3
Заключение
Список литературы

Введение
Актуальность темы исследований. Упорядоченная трехмерная периодическая структура - основная особенность кристаллов, отличающая их от жидкостей и аморфных твердых тел. Её изучение позволяет исследовать многие свойства и характеристики кристаллов, например, динамику решетки -важный процесс, происходящий в твердом теле. В настоящее время существует немало как экспериментальных, так и теоретических подходов и методов для исследования динамики кристаллической решетки. Одним из наиболее эффективных, информативных и распространенных экспериментальных методов является спектроскопия комбинационного рассеяния света (КР). Этот метод позволяет получить ценную информацию о структуре кристалла, фононном спектре, механизмах электрон-фононного и фонон-фононного взаимодействия. С помощью спектроскопии КР на протяжении многих десятилетий исследуются структурные фазовые переходы, возникающие в кристалле вследствие изменения внешних параметров, таких, как температура или давление (гидростатическое или одноосное), электрическое и магнитное поля. Современное оборудование позволяет проводить КР эксперименты в широких диапазонах температур (3-2500 К) и давлений (до 150 СРа), получать спектры высокого разрешения, благодаря которым возможно обнаружить и идентифицировать мельчайшие особенности колебаний атомов кристаллической структуры.
Наряду с мощными экспериментальными техниками, интенсивно развиваются и методы интерпретации экспериментальных данных, основанные на первопринципных и эмпирических методах расчета динамики решетки кристаллов. Благодаря мощной современной вычислительной технике появилась возможность рассчитывать сложные многоатомные структуры, оперировать со сложными выражениями для потенциалов, использовать наиболее точные приближения, при сравнительно небольших временных затратах.

2.1.2 Температурное поведение спектральных параметров в отсутствии фазовых переходов
Эксперимент КР позволяет варьировать внешние условия на образце (температуру, давление на образце, магнитное или электрическое поле), вид спектра и значения параметров линий при этом изменяются, что дает дополнительные данные об исследуемом объекте.
Температурная зависимость частоты оптической фононной моды главным образом определяется эффектами теплового расширения, напряжениями, и ангармоническими вкладами (третьего, четвертого и высших порядков) в колебательную потенциальную энергию, которые приводят к распаду оптического фонона на два, три или большее число низкоэнергетических фононов [66]. В зависимости от типа исследуемого соединения, некоторые вклады могут быть очень малы, и их можно исключить из результирующего выражения для аппроксимации частоты. Поэтому применяются различные подходы. Например, в [67] учитывается лишь влияние теплового расширения, а авторы [68] учитывают лишь влияние энгармонизма колебаний решетки, и не учитывают влияние теплового расширения.
Выражение для теоретической аппроксимации частоты линии может быть записано в следующем виде [69]:
т(7’) = г0 + Дуе (Т) + Ду (Г); (5)
где v0 - значение частоты оптической моды при Т-0;
Ауе(Т) = -у0ехр(-ЗуааТу, - вклад от теплового расширения или изменения объема (уа - параметр Грюннайзена; а - коэффициент теплового расширения) Слагаемое АуТ), отвечающее за ангармонический распад на фононы
других ветвей, можно определить с учетом трех- и четырех- фононных
взаимодействий, возникающих вследствие энгармонизма колебаний кристаллической решетки:
Ду,(Г) = Ду,1(7’) + Ду,2(Г); (6)