Первопринципное исследование структуры и динамики решетки низкосимметричных кристаллов
Аннотация
В рамках данной работы проведено первоприцнипное исследование кристаллической структуры и колебательных спектров кристаллов Lu2Si2O7, Lu2SiO5 и BiMnO3. Силикаты R2Si2O7, R2SiO5, где R – редкоземельный ион или Y, Sc, являются оптическими матрицами, допированные редкоземельными ионами они исследуются в качестве сцинтилляторов гамма и рентгеновских лучей, имеют широкое применение, в частности используются в позитронно-эмиссионной томографии. Несмотря на огромное количество работ по исследованию допированных силикатов сами оптические матрицы слабо исследованы. Совсем недавно появились экспериментальные работы с подробным исследованием спектров комбинационного рассеяния света пиро- и оксиортосиликата лютеция. Манганит висмута BiMnO3 известен как возможный. мультиферроик, до недавнего времени не было экспериментально подтверждена его центросиммеричная кристаллическая структура, а также в литературе не найдено подробного исследования колебательных спектров данного соединения. Сложность экспериментального исследования структурных свойств данных кристаллов связана с низкой симметрией кристаллической решетки. Таким образом является актуальным провести теоретическое моделирование кристаллической структуры и колебательных спектров соединений Lu2Si2O7, Lu2SiO5 и BiMnO3.
В данной работе из первых принципов в рамках метода Хартри-Фока и теории функционала плотности рассчитаны параметры структуры, частоты и типы фундаментальных колебаний монокристаллов Lu2Si2O7, Lu2SiO5 и BiMnO3 в хорошем согласии с экспериментом.
Подтверждена идентификация спектра КРС монокристалла Lu2Si2O7, предложенная в работе [Ю. Воронько, А. Соболь, В. Шукшин, Я. Герасимов. ФТТ. 57, 7, (2015)]. В единой первопринципной модели воспроизведены электронные и решеточные свойства: ширина запрещенной щели, кристаллическая структура и спектр фундаментальных колебаний Lu2SiO5. Несмотря на общее согласие с экспериментом, присутствуют различия в количестве линий в некоторых областях экспериментального и расчетного спектра КРС.
При исследовании монокристалла BiMnO3 удалось в едином подходе получить величину магнитного момента иона Mn3+, предложить идентификацию ИК и КР спектров, а также воспроизвести наличие дипольного момента в подрешетке ионов висмута
В данной работе из первых принципов в рамках метода Хартри-Фока и теории функционала плотности рассчитаны параметры структуры, частоты и типы фундаментальных колебаний монокристаллов Lu2Si2O7, Lu2SiO5 и BiMnO3 в хорошем согласии с экспериментом.
Подтверждена идентификация спектра КРС монокристалла Lu2Si2O7, предложенная в работе [Ю. Воронько, А. Соболь, В. Шукшин, Я. Герасимов. ФТТ. 57, 7, (2015)]. В единой первопринципной модели воспроизведены электронные и решеточные свойства: ширина запрещенной щели, кристаллическая структура и спектр фундаментальных колебаний Lu2SiO5. Несмотря на общее согласие с экспериментом, присутствуют различия в количестве линий в некоторых областях экспериментального и расчетного спектра КРС.
При исследовании монокристалла BiMnO3 удалось в едином подходе получить величину магнитного момента иона Mn3+, предложить идентификацию ИК и КР спектров, а также воспроизвести наличие дипольного момента в подрешетке ионов висмута