Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2017, выпуск 11 » Статья стр. 2272
<<<
Исследование механических, электронных и колебательных свойств оксидов свинца из первых принципов
DOI: 10.21883/FTT.2017.11.45074.021
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.
PDF версия
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
  1. 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)
  2. A.M. Madbouly, E.R. Atta. J. Environmental Protection 7, 268 (2016)
  3. M. Khanisanij, H.A.A. Sidek. Adv. Mater. Sci. Eng. 2014, 452830 (2014)
  4. L. De Boni, E.C. Barbano, T.A. de Assumpcao, L. Misoguti, L.R.P. Kassab, S.C. Zilio. Opt. Express 20, 6844 (2012)
  5. Z. Chen, Q. Yu, D. Liao, Z. Guo, J. Wu. Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23, 1382 (2013)
  6. S.A. Elawam, W.M. Morsi, H.M. Abou-Shady, O.W. Guirguis. British J. Appl. Sci. Technology 17, 1 (2016)
  7. S.D. Meshram1, R.V. Rupnarayan, S.V. Jagtap, V.G. Mete, V.S. Sangawar. Int. J. Chem. Phys. Sci. (IJCPS) 4, 83, (2015)
  8. L. Li, Y. Hu, X. Zhu, D. Yanga, Q. Wang, J. Liu, R.V. Kumar, J. Yang. Mater. Res. Bull. 48, 1700 (2013)
  9. S. Li, W. Yanga, M. Chen, J. Gao, J. Kang, Y. Qi. Materials Chem. Phys. 90, 262 (2005)
  10. G. Lie, Z. Tang, G. Lie, T. Yang, X. Tang, L. Shao. Adv. Mater. Res. 354--355, 246 (2012)
  11. C.G. Poll, D.J. Payne. Electrochimica Acta 156, 283 (2015)
  12. A. Deepak, P. Shankar. Nanosystem: Physics, Chemistry, Mathematics 7, 502 (2016)
  13. P.B. Taunk, R. Das, D.P. Bisen, R.K. Tamrakar. Optik 127, 6028 (2016)
  14. H. Karami, M. Ghamooshi-Ramandi. Int. J. Electrochem. Sci. 8, 7553 (2013)
  15. H. Harad. J. Appl. Cryst. 14, 141 (1981)
  16. A.E. Baranchikov, V.K. Ivanov, A.N. Baranov, N.N. Oleinikov, Yu.D. Tret'yakov. Russ. J. Inorganic Chem. 46, 1874 (2001)
  17. K. Gavrichev, A. Bolshakov, D. Kondakov, A. Khoroshilov, S. Denisov. J. Thermal Anal. Calorimetry 92, 857 (2008)
  18. P. Garnier, J.F. Berar, G. Calvarin. Mat. Res. Bull. 14, 1275 (1979)
  19. U. Houssermann, P. Berastegui, S. Carlson, J. Haines, J. Lefger. Angew. Chem. 113, 4760 (2001)
  20. H. Giefers, F. Porsch. Physica B 400, 53 (2007)
  21. B. Grocholski, S.-H. Shim, E. Cottrell, V.B. Prakapenka. Am. Mineralogist 99, 170 (2014)
  22. R.E. Dinnebier, S. Carlson, M. Hanfland, M. Jansen. Am. Mineralogist 88, 996 (2003)
  23. J. Haines, J. Leger, O. Schulte. J. Physics: Condens. Matter 8, 1631 (1996)
  24. L. Liu. Phys. Chem. Minerals 6, 187 (1980)
  25. P.B. Taunk, R. Das, D.P. Bisen, R.K. Tamrakar, N. Rathor. Int. J. Adv. Res. Sci. Eng. 4, 01 (2015)
  26. D.L. Perry, T.J. Wilkinson. Appl. Phys. A 89, 77 (2007)
  27. J. Pan, X. Zhang, Y. Sun, S. Song, W. Li, P. Wan. Ind. Eng. Chem. Res. 55, 2059 (2016)
  28. Y. Wang, Y. Xie, W. Li, Z. Wang, D.E. Giammar. Environ. Sci. Technol. 44, 8950 (2010)
  29. H.A. Wriedt. Bull. Alloy Phase Diagrams. 9, 106 (1988)
  30. W.B. White, F. Dachille, R. Roy. J. Am. Ceramic Soc. 44, 170 (1961)
  31. P. Garnier, J.F. Berar, G. Calvarin. Mater. Res. Bull. 14, 1275 (1979)
  32. D.M. Adams, A.G. Christy, J.H. Simon, M. Clark. Phys. Rev. B 46, 11358 (1992)
  33. J. Leciejewicz. Acta Crystallogr. 14, 1304 (1961)
  34. J. Leciejewicz. Acta Crystallogr. 14, 66 (1961)
  35. R. Hill. J. Acta Crystallogr. C 41, 1281 (1985)
  36. P. Canepa, P. Ugliengo, M. Alfredsson. J. Phys. Chem. C 116, 21514 (2012)
  37. X.H. Li, D. Pletcher, F.C. Walsh. Chem. Soc. Rev. 40, 3879 (2011)
  38. I. Petersson, E. Ahlberg, B. Berghult. J. Power Sources 76, 98 (1998)
  39. R. Hill. Mat. Res. Bull. 17, 769 (1982)
  40. A. Santoro, P. D'Antonio, S.M. Caulder. J. Electrochem. Soc. 130, 1451 (1983)
  41. S. Filatov, N. Bendeliani, B. Albert, J. Kopf, T. Dyuzeva, L. Lityagina. Solid State Sci. 7, 1363 (2005)
  42. P. D'Antonio, A. Santoro. Acta Crystallogr. B 36, 2394 (1980)
  43. 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)
  44. S.T. Gross J. Am. Chem. Soc. 65, 1107 (1943)
  45. M.K. Fayek, J. Leciejew. Zeitschrift fiir anorganische und allgemeine Chemie. Band. 336, 104 (1966)
  46. J.R. Gavarri, D. Weigel. J. Solid State Chem. 13, 252 (1975)
  47. J.R. Gavarri, D. Weigel, A.W. Hewat. J. Solid State Chem. 23, 327 (1978)
  48. W.H. Wang. Progr. Mater. Sci. 57, 487 (2012)
  49. S. Radhakrishnamn, M.N. Kamalasanacn, P.C. Mehendru. J. Mater. Sci. 18, 1912 (1983)
  50. R.C. Keezer, D.L. Bowman, J.H. Becker. J. Appl. Phys. 39, 2062 (1968)
  51. J. van den Broek. Philips Res. Rep. 22, 36 (1967)
  52. В.А. Корнейчук, Д.С. Недзветский, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман, ФТТ 21, 2490 (1979)
  53. В.А. Гайсин, Д.С. Недзветский, В.И. Филиппов, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман. ФТТ 21, 2513 (1979)
  54. В.А. Гайсин, Д.С. Недзветский, В.И. Филиппов, Н.Я. Чистякова, М.К. Шейнкман. Оптика и спектроскопия 48, 775 (1980)
  55. F. Lappe. J. Phys. Chem. Solids 23, 1563 (1962)
  56. И.П. Шапиро. Оптика и спектроскопия 4, 256 (1958)
  57. T. Arai. J. Phys. Soc. Jpn 15, 916 (1960)
  58. S. Kumar, M. Sharon, S.R. Jawelekar. Ind. J. Chem. A 28, 752 (1989)
  59. Y. Zhou, J. Long, Q. Gu, H. Lin, H. Lin, X. Wang. Inorg. Сhem. 51, 12594 (2012)
  60. J.M. Thomas, M.J. Tricker.  J. Chem. Soc., Faraday Trans. 71, 313 (1975)
  61. S. Evans, J.M. Thomas. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 71, 329 (1975)
  62. G. Trinquiert, R. Hoffmann. J. Phys. Chem. 88, 6697 (1984)
  63. R.A. Evarestov, V.A. Veryazo. Phys. Status Solidi B 165, 401 (1991)
  64. H.J. Terpstra, R.A. de Groot, C. Haas. Phys. Rev. B 52, 11690 (1995)
  65. 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)
  66. J. Berashevich, O. Semeniuk, O. Rubel, J.A. Rowlands, A. Reznik. J. Phys.: Condens. Matter 25, 075803 (2013)
  67. B. Thangaraju, P. Kaliannann. Semicond. Sci. Technol. 15, 542 (2000)
  68. M. Heinemann, H.J. Terpstra, C. Haas, R.A. de Groot. Phys. Rev. B 52, 11740 (1995)
  69. J.P. Pohl, G.L. Schlechtriemen. J. Appl. Electrochem. 14, 521 (1984)
  70. 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)
  71. 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)
  72. 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)
  73. H.J. Terpstra, R.A. De Groot, C. Haas. Phys. Chem. Solids. 58, 561 (1997)
  74. M. Lashanizadegan, F. Mousavi, H. Mirzazadeh. J. Ceram. Proc. Resw. 17, 586 (2016)
  75. D.M. Adams, D.C. Stevens. J. Chem. Soc., Dalton Trans. 11, 1096 (1977)
  76. G.L.J. Trettenhahn, G.E. Nauer, A. Neckel. Vibrational Spectroscopy 5, 85 (1993)
  77. 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)
  78. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
  79. C. Adamo, V. Barone. J. Chem. Phys. 110, 6158 (1997)
  80. S. Grimme. J. Comput. Chem. 27, 1787 (2006)
  81. 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)
  82. J. Heyd, J.E. Peralta, G.E. Scuseria, R.L. Martin. J. Chem. Phys. 123, 174101 (2005)
  83. S. Piskunov, E. Heifets, R.I. Eglitis, G. Borstel. Comp. Mat. Sci. 29, 165 (2004)
  84. W. Voigt. Lehrbuch der Kristallphysik. Teubner, Leipzig, (1928). P. 716
  85. A.Z. Reuss. Angew. Math. Mech. 49, 49 (1929)
  86. R. Hill. Proc. Phys. Soc. (London). A 65, 349 (1952)
  87. Z. Wu, E. Zhao, H. Xiang, X. Hao, X. Liu, J. Meng. Phys. Rev. B 76, 054115 (2007)
  88. F. Mouhat, F. Coudert. Phys. Rev. B 90, 224104 (2014)
  89. P. Ravidran, L. Fast, P.A. Korzhavyi, B. Johansson. J. Appl. Phys. 84, 4891 (1998)
  90. Y. Tian, B. Xu, Z. Zhao. Int. J. Refractory Met. Hard Mater. 33, 93 (2012)
  91. D. Schreiber. In: Elastic constants and their measurement / E. Schraiber, O.L. Andersen, N. Soga. McGraw-Hill, N. Y. (1973). P. 35--81
  92. В.Н. Беломестных. Письма в ЖТФ 30, 14 (2004)
  93. Q. Fana, Q. Wei, H. Yan, M. Zhang, Z. Zhang, J. Zhang, D. Zhang. Comp. Mater. Sci. 85, 80 (2014)
  94. Д.В. Корабельников, Ю.Н. Журавлев. ФТТ 58, 1129 (2016)
  95. F.J. Birch. Geophys. Res. 57, 227 (1952)
  96. A.K. Pandey. Pharma Chem. 1, 78 (2009)
  97. J. Shanker, B.P. Singh, K. Jitendra. Condens. Matter Phys. 12, 205 (2009)
  98. В.Н. Зубарев, В.Я. Ващенко. ФТТ 5, 886 (1963)
  99. A.B. Alchagirov, J.P. Perdew, J.C. Boettger, R.C. Albers, C. Fiolhais. Phys. Rev. B 63, 224115 (2001)
  100. P. Vinet, J.H. Rose, J. Ferrante, J.R. Smith. J. Phys.: Condens. Matter. 1, 1941 (1989)
  101. W.B. Holzapfel. Rep. Progr. Phys. 59, 29 (1996)
  102. Th. Strassle, S. Klotz, K. Kunc, V. Pomjakushin. Phys. Rev. B 90, 014101 (2014)
  103. C. Carteret, M. De La Pierre, M. Dossot, F. Pascale, A. Erba, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 138, 014201 (2013)
  104. J. Baima, M. Ferrabone, R. Orlando, A. Erba, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 138, 014201 (2013)
  105. L. Maschio, B. Kirtman, R. Orlando, M. Rerrat. J. Chem. Phys. 137, 204113 (2012)
  106. L. Maschio, B. Kirtman, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 139, 164102 (2013)
  107. L. Maschio, B. Kirtman, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 139, 167101 (2013)
  108. M. Ferrero, M. Rerrat, R. Orlando, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 128, 014110 (2008)
  109. S. Salustro, A. Erba, C.M. Zicovich-Wilson, Y. Noeel, L. Maschio, R. Dovesi. Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 21288 (2016)
  110. S.I. Ranganathan, M. Ostoja-Starzewshi. Phys. Rev. Lett. 101, 055504 (2008)
  111. M. Mattesini, M. Magnuson, F. Tasnadi, C. Hoglund, I.A. Abrikosov, L. Hultman. Phys. Rev. B 79, 122 (2009)
  112. G.N. Greaves, A.L. Greer, R.S. Lakes, T. Rouxel. Nature Mater. 10, 823 (2011)
  113. W.B. White, F. Dachille, R. Roy. J. Am. Ceram. Soc. 44, 170 (1961)
  114. J.R. Gavarri. J. Solid State Chem. 43, 12 (1982)
  115. 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.

Учредители

Издатель

© 2024 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme