Издателям
Вышедшие номера
Исследование механических, электронных и колебательных свойств оксидов свинца из первых принципов
Журавлев Ю.Н. 1, Корабельников Д.В.1
1Кемеровский государственный университет, Кемерово, Россия
Email: zhur@kemsu.ru
Поступила в редакцию: 30 января 2017 г.
Выставление онлайн: 20 октября 2017 г.

В рамках теории функционала электронной плотности с градиентным обменно-корреляционным функционалом в форме Perdew--Becke--Ernzerhof и его гибридной версией с вкладом обмена по Хартри-Фоку 25% в базисе локализованных атомных орбиталей проведено первопринципное исследование кристаллического строения, химической связи, упругих и механических свойств, зонной структуры и плотности электронных состояний, а также нормальных длинноволновых колебаний девяти фазовых модификаций монооксида, диоксида и тетраоксида свинца в условиях нормального и внешнего давления. Для описания поведения физических параметров использовалось холодное 4-х и 3-х параметрическое уравнение состояния. Параметры кристаллической структуры находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными, а упругие постоянные указывают на ее механическую стабильность и анизотропию упругих свойств. Модули упругости, сдвига, Юнга, твердость, акустические скорости и температура Дебая существенно различаются для диоксида с одной стороны и монооксида и тетрооксида с другой. Различия в электронных свойствах объясняются характером гибридизации верхних заполненных и нижних незанятых энергетических зон, проявляющимся в плотности состояний. В монооксиде с ростом давления ширина непрямой запрещенной зоны уменьшается со скоростью 0.16 eV/GPa, а прямой увеличивается со скоростью 0.13 eV/GPa. Для идентификации кристаллических фаз вычислены частоты и интенсивности активных в ИК спектрах и спектрах комбинационного рассеяния длинноволновых мод. DOI: 10.21883/FTT.2017.11.45074.021
  • M. Simon, R.A. Ford, A.R. Franklin, S.P. Grabowski, B. Menser, G. Much, A. Nascetti, M. Overdick, M.J. Powell, D.U. Wiechert. IEEE Transact. Nucl. Sci. 52, 2035 (2005)
  • A.M. Madbouly, E.R. Atta. J. Environmental Protection 7, 268 (2016)
  • M. Khanisanij, H.A.A. Sidek. Adv. Mater. Sci. Eng. 2014, 452830 (2014)
  • L. De Boni, E.C. Barbano, T.A. de Assumpcao, L. Misoguti, L.R.P. Kassab, S.C. Zilio. Opt. Express 20, 6844 (2012)
  • Z. Chen, Q. Yu, D. Liao, Z. Guo, J. Wu. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23, 1382 (2013)
  • S.A. Elawam, W.M. Morsi, H.M. Abou-Shady, O.W. Guirguis. British J. Appl. Sci. Technology 17, 1 (2016)
  • S.D. Meshram1, R.V. Rupnarayan, S.V. Jagtap, V.G. Mete, V.S. Sangawar. Int. J. Chem. Phys. Sci. (IJCPS) 4, 83, (2015)
  • L. Li, Y. Hu, X. Zhu, D. Yanga, Q. Wang, J. Liu, R.V. Kumar, J. Yang. Mater. Res. Bull. 48, 1700 (2013)
  • S. Li, W. Yanga, M. Chen, J. Gao, J. Kang, Y. Qi. Materials Chem. Phys. 90, 262 (2005)
  • G. Lie, Z. Tang, G. Lie, T. Yang, X. Tang, L. Shao. Adv. Mater. Res. 354--355, 246 (2012)
  • C.G. Poll, D.J. Payne. Electrochimica Acta 156, 283 (2015)
  • A. Deepak, P. Shankar. Nanosystem: Physics, Chemistry, Mathematics 7, 502 (2016)
  • P.B. Taunk, R. Das, D.P. Bisen, R.K. Tamrakar. Optik 127, 6028 (2016)
  • H. Karami, M. Ghamooshi-Ramandi. Int. J. Electrochem. Sci. 8, 7553 (2013)
  • H. Harad. J. Appl. Cryst. 14, 141 (1981)
  • A.E. Baranchikov, V.K. Ivanov, A.N. Baranov, N.N. Oleinikov, Yu.D. Tret'yakov. Russ. J. Inorganic Chem. 46, 1874 (2001)
  • K. Gavrichev, A. Bolshakov, D. Kondakov, A. Khoroshilov, S. Denisov. J. Thermal Anal. Calorimetry 92, 857 (2008)
  • P. Garnier, J.F. Berar, G. Calvarin. Mat. Res. Bull. 14, 1275 (1979)
  • U. Houssermann, P. Berastegui, S. Carlson, J. Haines, J. Lefger. Angew. Chem. 113, 4760 (2001)
  • H. Giefers, F. Porsch. Physica B 400, 53 (2007)
  • B. Grocholski, S.-H. Shim, E. Cottrell, V.B. Prakapenka. Am. Mineralogist 99, 170 (2014)
  • R.E. Dinnebier, S. Carlson, M. Hanfland, M. Jansen. Am. Mineralogist 88, 996 (2003)
  • J. Haines, J. Leger, O. Schulte. J. Physics: Condens. Matter 8, 1631 (1996)
  • L. Liu. Phys. Chem. Minerals 6, 187 (1980)
  • P.B. Taunk, R. Das, D.P. Bisen, R.K. Tamrakar, N. Rathor. Int. J. Adv. Res. Sci. Eng. 4, 01 (2015)
  • D.L. Perry, T.J. Wilkinson. Appl. Phys. A 89, 77 (2007)
  • J. Pan, X. Zhang, Y. Sun, S. Song, W. Li, P. Wan. Ind. Eng. Chem. Res. 55, 2059 (2016)
  • Y. Wang, Y. Xie, W. Li, Z. Wang, D.E. Giammar. Environ. Sci. Technol. 44, 8950 (2010)
  • H.A. Wriedt. Bull. Alloy Phase Diagrams. 9, 106 (1988)
  • W.B. White, F. Dachille, R. Roy. J. Am. Ceramic Soc. 44, 170 (1961)
  • P. Garnier, J.F. Berar, G. Calvarin. Mater. Res. Bull. 14, 1275 (1979)
  • D.M. Adams, A.G. Christy, J.H. Simon, M. Clark. Phys. Rev. B 46, 11358 (1992)
  • J. Leciejewicz. Acta Crystallogr. 14, 1304 (1961)
  • J. Leciejewicz. Acta Crystallogr. 14, 66 (1961)
  • R. Hill. J. Acta Crystallogr. C 41, 1281 (1985)
  • P. Canepa, P. Ugliengo, M. Alfredsson. J. Phys. Chem. C 116, 21514 (2012)
  • X.H. Li, D. Pletcher, F.C. Walsh. Chem. Soc. Rev. 40, 3879 (2011)
  • I. Petersson, E. Ahlberg, B. Berghult. J. Power Sources 76, 98 (1998)
  • R. Hill. Mat. Res. Bull. 17, 769 (1982)
  • A. Santoro, P. D'Antonio, S.M. Caulder. J. Electrochem. Soc. 130, 1451 (1983)
  • S. Filatov, N. Bendeliani, B. Albert, J. Kopf, T. Dyuzeva, L. Lityagina. Solid State Sci. 7, 1363 (2005)
  • P. D'Antonio, A. Santoro. Acta Crystallogr. B 36, 2394 (1980)
  • D.O. Scanlon, A.B. Kehoe, G.W. Watson, M.O. Jones, W.I.F. David, D.J. Payne, R.G. Egdell, P.P. Edwards, A. Walsh. Phys. Rev. Lett. 107, 246402 (2011)
  • S.T. Gross J. Am. Chem. Soc. 65, 1107 (1943)
  • M.K. Fayek, J. Leciejew. Zeitschrift fiir anorganische und allgemeine Chemie. Band. 336, 104 (1966)
  • J.R. Gavarri, D. Weigel. J. Solid State Chem. 13, 252 (1975)
  • J.R. Gavarri, D. Weigel, A.W. Hewat. J. Solid State Chem. 23, 327 (1978)
  • W.H. Wang. Progr. Mater. Sci. 57, 487 (2012)
  • S. Radhakrishnamn, M.N. Kamalasanacn, P.C. Mehendru. J. Mater. Sci. 18, 1912 (1983)
  • R.C. Keezer, D.L. Bowman, J.H. Becker. J. Appl. Phys. 39, 2062 (1968)
  • J. van den Broek. Philips Res. Rep. 22, 36 (1967)
  • В.А. Корнейчук, Д.С. Недзветский, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман, ФТТ 21, 2490 (1979)
  • В.А. Гайсин, Д.С. Недзветский, В.И. Филиппов, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман. ФТТ 21, 2513 (1979)
  • В.А. Гайсин, Д.С. Недзветский, В.И. Филиппов, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман. Оптика и спектроскопия 48, 775 (1980)
  • F. Lappe. J. Phys. Chem. Solids 23, 1563 (1962)
  • И.П. Шапиро. Оптика и спектроскопия 4, 256 (1958)
  • T. Arai. J. Phys. Soc. Jpn 15, 916 (1960)
  • S. Kumar, M. Sharon, S.R. Jawelekar. Ind. J. Chem. A 28, 752 (1989)
  • Y. Zhou, J. Long, Q. Gu, H. Lin, H. Lin, X. Wang. Inorg. Сhem. 51, 12594 (2012)
  • J.M. Thomas, M.J. Tricker.  J. Chem. Soc., Faraday Trans. 71, 313 (1975)
  • S. Evans, J.M. Thomas. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 71, 329 (1975)
  • G. Trinquiert, R. Hoffmann. J. Phys. Chem. 88, 6697 (1984)
  • R.A. Evarestov, V.A. Veryazo. Phys. Status Solidi B 165, 401 (1991)
  • H.J. Terpstra, R.A. de Groot, C. Haas. Phys. Rev. B 52, 11690 (1995)
  • D.J. Payne, R.G. Egdell, D.S.L. Law, P. Glans, T. Learmonth, K.E. Smith, J. Guo, A. Walshe, G.W. Watson. J. Mater. Chem. 17, 267 (2007)
  • J. Berashevich, O. Semeniuk, O. Rubel, J.A. Rowlands, A. Reznik. J. Phys.: Condens. Matter 25, 075803 (2013)
  • B. Thangaraju, P. Kaliannann. Semicond. Sci. Technol. 15, 542 (2000)
  • M. Heinemann, H.J. Terpstra, C. Haas, R.A. de Groot. Phys. Rev. B 52, 11740 (1995)
  • J.P. Pohl, G.L. Schlechtriemen. J. Appl. Electrochem. 14, 521 (1984)
  • D.J. Payne, R.G. Egdell, G. Paolicelli, F. Offi, G. Panaccione, P. Lacovig, G. Monaco, G. Vanko, A. Walsh, G.W. Watson, J. Guo, G. Beamson, P.A. Glans, T. Learmonth, K.E. Smith. Phys. Rev. B 75, 153102 (2007)
  • D.J. Payne, R.G. Egdell, D.S.L. Law, P.A. Glans, T. Learmonth, K.E. Smith, J.H. Guo, A. Walsh, G.W. Watson. J. Mater. Chem. 17, 267 (2007)
  • D.J. Paynea, G. Paolicelli, F. Offic, G. Panaccioned, P. Lacovige, G. Beamsonf, A. Fondacarog, G. Monacog, G. Vankog, R.G. Egdell. J. Electron Spectrosc. Rel. Phenom. 169, 26 (2009)
  • H.J. Terpstra, R.A. De Groot, C. Haas. Phys. Chem. Solids. 58, 561 (1997)
  • M. Lashanizadegan, F. Mousavi, H. Mirzazadeh. J. Ceram. Proc. Resw. 17, 586 (2016)
  • D.M. Adams, D.C. Stevens. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 11, 1096 (1977)
  • G.L.J. Trettenhahn, G.E. Nauer, A. Neckel. Vibrational Spectroscopy 5, 85 (1993)
  • R. Dovesi, R. Orlando, A. Erba, C.M. Zicovich-Wilson, B. Civalleri, S. Casassa, L. Maschio, M. Ferrabone, M. De La Pierre, Ph. D'Arco. Int. J. Quantum Chem. 2014. 114, 1287 (2014)
  • J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
  • C. Adamo, V. Barone. J. Chem. Phys. 110, 6158 (1997)
  • S. Grimme. J. Comput. Chem. 27, 1787 (2006)
  • R. Dovesi, V.R. Saunders, C. Roetti, R. Orlando, C.M. Zicovich-Wilson, F. Pascale, K. Doll, N.M. Harrison, B. Civalleri, I.J. Bush et al. CRYSTAL14 User's Manual, Universit\`a di Torino, Torino (2014)
  • J. Heyd, J.E. Peralta, G.E. Scuseria, R.L. Martin. J. Chem. Phys. 123, 174101 (2005)
  • S. Piskunov, E. Heifets, R.I. Eglitis, G. Borstel. Comp. Mat. Sci. 29, 165 (2004)
  • W. Voigt. Lehrbuch der Kristallphysik. Teubner, Leipzig, (1928). P. 716
  • A.Z. Reuss. Angew. Math. Mech. 49, 49 (1929)
  • R. Hill. Proc. Phys. Soc. (London). A 65, 349 (1952)
  • Z. Wu, E. Zhao, H. Xiang, X. Hao, X. Liu, J. Meng. Phys. Rev. B 76, 054115 (2007)
  • F. Mouhat, F. Coudert. Phys. Rev. B 90, 224104 (2014)
  • P. Ravidran, L. Fast, P.A. Korzhavyi, B. Johansson. J. Appl. Phys. 84, 4891 (1998)
  • Y. Tian, B. Xu, Z. Zhao. Int. J. Refractory Met. Hard Mater. 33, 93 (2012)
  • D. Schreiber. In: Elastic constants and their measurement / E. Schraiber, O.L. Andersen, N. Soga. McGraw-Hill, N. Y. (1973). P. 35--81
  • В.Н. Беломестных. Письма в ЖТФ 30, 14 (2004)
  • Q. Fana, Q. Wei, H. Yan, M. Zhang, Z. Zhang, J. Zhang, D. Zhang. Comp. Mater. Sci. 85, 80 (2014)
  • Д.В. Корабельников, Ю.Н. Журавлев. ФТТ 58, 1129 (2016)
  • F.J. Birch. Geophys. Res. 57, 227 (1952)
  • A.K. Pandey. Pharma Chem. 1, 78 (2009)
  • J. Shanker, B.P. Singh, K. Jitendra. Condens. Matter Phys. 12, 205 (2009)
  • В.Н. Зубарев, В.Я. Ващенко. ФТТ 5, 886 (1963)
  • A.B. Alchagirov, J.P. Perdew, J.C. Boettger, R.C. Albers, C. Fiolhais. Phys. Rev. B 63, 224115 (2001)
  • P. Vinet, J.H. Rose, J. Ferrante, J.R. Smith. J. Phys.: Condens. Matter. 1, 1941 (1989)
  • W.B. Holzapfel. Rep. Progr. Phys. 59, 29 (1996)
  • Th. Strassle, S. Klotz, K. Kunc, V. Pomjakushin. Phys. Rev. B 90, 014101 (2014)
  • C. Carteret, M. De La Pierre, M. Dossot, F. Pascale, A. Erba, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 138, 014201 (2013)
  • J. Baima, M. Ferrabone, R. Orlando, A. Erba, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 138, 014201 (2013)
  • L. Maschio, B. Kirtman, R. Orlando, M. Rerrat. J. Chem. Phys. 137, 204113 (2012)
  • L. Maschio, B. Kirtman, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 139, 164102 (2013)
  • L. Maschio, B. Kirtman, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 139, 167101 (2013)
  • M. Ferrero, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 128, 014110 (2008)
  • S. Salustro, A. Erba, C.M. Zicovich-Wilson, Y. Noeel, L. Maschio, R. Dovesi. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 21288 (2016)
  • S.I. Ranganathan, M. Ostoja-Starzewshi. Phys. Rev. Lett. 101, 055504 (2008)
  • M. Mattesini, M. Magnuson, F. Tasnadi, C. Hoglund, I.A. Abrikosov, L. Hultman. Phys. Rev. B 79, 122 (2009)
  • G.N. Greaves, A.L. Greer, R.S. Lakes, T. Rouxel. Nature Mater. 10, 823 (2011)
  • W.B. White, F. Dachille, R. Roy. J. Am. Ceram. Soc. 44, 170 (1961)
  • J.R. Gavarri. J. Solid State Chem. 43, 12 (1982)
  • K.R. Bullock, G.M. Trischan, R.G. Burrow. J. Electrochem. Soc. 130, 1283 (1983).
  • Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

    Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.