Вышедшие номера
Комплексное экспериментальное и теоретическое исследование кристаллов KIn5S8: колебательные и термодинамические свойства
Russian Scientific Foundation, 24-73-00009
Панкрушина Е.А. 1, Рогинский Е.М. 2, Чареев Д.А. 3, Ильин Г.С. 4, Вотяков С.Л. 1
1Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УрО РАН, Екатеринбург, Россия
2Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
3Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экспериментальной минералогии им. академика Д.С. Коржинского РАН, Черноголовка, Россия
4Федеральное государственное бюджетное учреждение науки ФИЦ КНЦ РАН, Апатиты, Россия
Email: lizaveta.94@list.ru, e.roginskii@mail.ioffe.ru, charlic@mail.ru, grinart7@gmail.com, vsl.yndx@yandex.ru
Поступила в редакцию: 23 декабря 2025 г.
В окончательной редакции: 6 января 2026 г.
Принята к печати: 14 января 2026 г.
Выставление онлайн: 20 февраля 2026 г.

Экспериментально и теоретически, в рамках теории функционала плотности, изучены структурные и динамические свойства кристалла KIn5S8. Рентгеноструктурный анализ позволил уточнить структурные параметры кристаллической фазы с пространственной группой C2/m (N 12), при этом квантово-химические расчеты предсказывают сосуществование трех низкотемпературных фаз, а именно P-1 (N 2), P21 (N 4), P21/c (N 14). В рамках квазигармонического приближения для KIn5S8 при 300 K, получены значения коэффициента температурного расширения (3.90·10-5 K-1) и модуля объемной упругости (37.23 GPa). Также была определена температура Дебая thetaD, что позволило оценить, с помощью эмпирической формулы Слака-Морелли, величину решеточной теплопроводности, обусловленной фонон-фононным взаимодействием, которая составила kappa_L=0.41 W/(mK) при 300 K. Впервые, экспериментально получены (в том числе in situ) и проанализирована температурная и барическая зависимость спектров комбинационного рассеяния KIn5S8. Выявлено сильное проявление ангармонизма колебательных мод в центре зоны Бриллюэна, что указывает на перспективность использования кристаллов KIn5S8 в сфере фононной инженерии ангармоничности. Ключевые слова: КРС, DFT, халькогениды, ангармонизм, теплопроводность.
  1. J.P. Heremans. Nature Phys. 11, 990 (2015)
  2. R. Mittal, M. Gupta, S. Chaplot. Prog. Mater. Sci. 92, 360 (2018)
  3. C.W. Li, J. Hong, A.F. May, D. Bansal, S. Chi, T. Hong, G. Ehlers, O. Delaire. Nature Phys. 11, 1063 (2015)
  4. B. Wei, Q. Sun, C. Li, J. Hong. Sci. China Phys. Mech. Astron. 64, 117001 (2021)
  5. M. Christensen, A.B. Abrahamsen, N.B. Christensen, F. Juranyi, N.H. Andersen, K. Lefmann, J. Andreasson, C.R. Bahl, B.B. Iversen. Nature Mater. 7, 811 (2008)
  6. M. Balkanski, R. Wallis, E. Haro. Phys. Rev. B 28, 1928 (1983)
  7. H.-J. Pang, L.-C. Chen, Z.-Y. Cao, H. Yu, C.-G. Fu, T.-J. Zhu, A.F. Goncharov, X.-J. Chen. J. Appl. Phys. 124, 135102 (2018)
  8. B. Karki, R.D. Wentzcovitch, S. De Gironcoli, S. Baroni. Science 286, 1705 (1999)
  9. A. Erba, M. Shahrokhi, R. Moradian, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 142, 204501 (2015)
  10. A.M. Medina-Gonzalez, P. Yox, Y. Chen, M.A. Adamson, B.A. Rosales, M. Svay, E.A. Smith, R.D. Schaller, K. Wu, A.J. Rossini et al. Chem. Mater. 34, 7357 (2022)
  11. H. Yu, L.-C. Chen, H.-J. Pang, P.-F. Qiu, Q. Peng, X.-J. Chen. Phys. Rev. B 105, 245204 (2022)
  12. M.D. Ward, E.A. Pozzi, R.P. Van Duyne, J.A. Ibers. J. Solid State Chem. 212, 191 (2014)
  13. V. Winkler, M. Schlosser, A. Pfitzner, Z. Anorg. Allg. Chem. 641, 549 (2015)
  14. H.-Y. Zeng, M.-J. Zhang, B.-W. Liu, N. Ye, Z.-Y. Zhao, F.-K. Zheng, G.-C. Guo, J.-S. Huang. J. Alloys Compd. 624, 279 (2015)
  15. K. Feng, D. Mei, L. Bai, Z. Lin, J. Yao, Y. Wu. Solid State Sci. 14, 1152 (2012)
  16. L. Isaenko, I. Vasilyeva, A. Merkulov, A. Yelisseyev, S. Lobanov. J. Cryst. Growth 275, 217 (2005)
  17. L. Isaenko, A. Yelisseyev, S. Lobanov, V. Petrov, F. Rotermund, G. Slekys, J.-J. Zondy. J. Appl. Phys. 91, 9475 (2002)
  18. L. Isaenko, A. Yelisseyev, S. Lobanov, A. Titov, V. Petrov, J.-J. Zondy, P. Krinitsin, A. Merkulov, V. Vedenyapin, J. Smirnova. Cryst. Res. Technol. 38, 379 (2003)
  19. V. Atuchin, L. Isaenko, V. Kesler, S. Lobanov. J. Alloys Compd. 497, 244 (2010)
  20. X. Lin, G. Zhang, N. Ye. Cryst. Growth Des. 9, 1186 (2009)
  21. J. Yao, D. Mei, L. Bai, Z. Lin, W. Yin, P. Fu, Y. Wu. Inorg. Chem. 49, 9212 (2010)
  22. J. Yao, W. Yin, K. Feng, X. Li, D. Mei, Q. Lu, Y. Ni, Z. Zhang, Z. Hu, Y. Wu. J. Cryst. Growth 346, 1 (2012)
  23. D. Mei, W. Yin, L. Bai, Z. Lin, J. Yao, P. Fu, Y. Wu. Dalton Trans. 40, 3610 (2011)
  24. M.-Y. Kim, W.-T. Kim, M.-S. Jin, S.-A. Park, S.-H. Choe, C.-I. Lee, S.-C. Hyun, C.-D. Kim. J. Phys. Chem. Solids 64, 625 (2003)
  25. B. Tagiev, S. Abushov, O. Tagiev. J. Appl. Spectrosc. 77, 115 (2010)
  26. Y. Begum, S. Khan, A.H. Reshak, A. Laref, Z. Amir, G. Murtaza, J. Bila, M.R. Johan, T.H. Al-Noor. Int. J. Energy Res. 45, 4014 (2021)
  27. D. Friedrich. Synthese, Strukturchemie, Eigenschaften und Hochtemperaturverhalten neuer Chalkogenogallate der schweren Alkalimetalle, диссертация (2018)
  28. H. Deiseroth. Z. Kristallogr. 177, 307 (1986)
  29. H. Deiseroth, C. Reiner. Z. Anorg. Allg. Chem. 624, 1839 (1998)
  30. A. Jain, S.P. Ong, G. Hautier, W. Chen, W.D. Richards, S. Dacek, S. Cholia, D. Gunter, D. Skinner, G. Ceder et al. APL Mater. 1, 011002 (2013)
  31. Д.А. Чареев. Кристаллография 61, 475 (2016)
  32. Д.А. Чареев, О.С. Волкова, Н.В. Герингер, А.В. Кошелев, А.Н. Некрасов, В.О. Осадчий, О.Н. Филимонова. Кристаллография 61, 652 (2016)
  33. V. Petvri vek, M. Duvsek, L. Palatinus. Z. Kristallogr. 229, 345 (2014)
  34. X. Chen, B. Zhao, T. Tang, X. Yin, R. Li, D. Han. J. Chem. Thermodyn. 163, 106592 (2021)
  35. G. Kresse, J. Hafner. Phys. Rev. B 49, 14251 (1994)
  36. G. Kresse, J. Furthmuller. Comput. Mater. Sci. 6, 15 (1996)
  37. J.P. Perdew, K. Burke, M. Ernzerhof. Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996)
  38. P.E. Blochl. Phys. Rev. B 50, 17953 (1994)
  39. G. Kresse, D. Joubert. Phys. Rev. B 59, 1758 (1999)
  40. H.J. Monkhorst, J.D. Pack. Phys. Rev. B 13, 5188 (1976)
  41. M. Ferrero, M. Rerat, B. Kirtman, R. Dovesi. J. Chem. Phys. 129, 244110 (2008)
  42. R. Dovesi, A. Erba, R. Orlando, C.M. Zicovich-Wilson, B. Civalleri, L. Maschio, M. Rerat, S. Casassa, J. Baima, S. Salustro, B. Kirtman. WIREs Comput. Mol. Sci. 8, e1360 (2018)
  43. M.F. Peintinger, D.V. Oliveira, T. Bredow. J. Comput. Chem. 34, 451 (2013)
  44. J.P. Perdew, A. Ruzsinszky, G.I. Csonka, O.A. Vydrov, G.E. Scuseria, L.A. Constantin, X. Zhou, K. Burke. Phys. Rev. Lett. 100, 136406 (2008)
  45. A. Togo, L. Chaput, T. Tadano, I. Tanaka. J. Phys.: Condens. Matter 35, 353001 (2023)
  46. A. Togo, I. Tanaka. Scripta Mater. 108, 1 (2015)
  47. Е.М. Рогинский, Ю.Ф. Марков, А.И. Лебедев. ЖЭТФ 155, 5, 855 (2019)
  48. Е.М. Рогинский, А.В. Савин, Е.А. Панкрушина. ФТТ 67, 5, 823 (2025)
  49. G.H. Wolf, R. Jeanloz. J. Geophys. Res. 89, 7821 (1984)
  50. N.P. Salke, M. Gupta, R. Rao, R. Mittal, J. Deng, X. Xing. J. Appl. Phys. 117, 155901 (2015)
  51. Y. Joshi, M. Tiwari, G. Verma. Phys. Rev. B 1, 642 (1970)
  52. P. Klemens. Phys. Rev. 148, 845 (1966)
  53. F. Cerdeira, F. Melo, V. Lemos. Phys. Rev. B 27, 7716 (1983)
  54. E. Sarantopoulou, C. Raptis, S. Ves, D. Christofilos, G. Kourouklis. J. Phys.: Condens. Matter 14, 8925 (2002)
  55. L.-C. Chen, Z.-Y. Cao, H. Yu, B.-B. Jiang, L. Su, X. Shi, L.-D. Chen, X.-J. Chen. Appl. Phys. Lett. 113, 251902 (2018)
  56. I.R. Amaral, D.M. Vasconcelos, A.G. Souza Filho, V.V. Oliveira, R.S. Alencar, A.S. de Menezes, R.L. Lobato, L.A. Montoro. J. Raman Spectrosc. 54, 781 (2023)
  57. G. Lucazeau. J. Raman Spectrosc. 34, 478 (2003)
  58. R. Zallen, E. Conwell. Solid State Commun. 31, 557 (1979)
  59. G.A. Slack. J. Phys. Chem. Solids 34, 321 (1973)
  60. D.T. Morelli, G.A. Slack. High Lattice Thermal Conductivity Solids. In: Shinde, S.L., Goela, J.S. (eds) High Thermal Conductivity Materials. Springer, New York (2006). P. 37--68