Содержание к диссертации
Стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА I. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ПО СТРУКТУРЕ й СВОЙСТВМ
СИЛЛЕНИТОВ. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
I.I. Структура силленитов 7
1.2. Выращивание силленитов 14
1.3. Общие свойства и применение силленитов 16 1.4. Колебательные спектры силленитов ... 25
1.5. Выводы 33
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМЫ ВАЛЕНТНЫХ СВЯЗЕЙ МЕВД
АТОМАМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ СИЛЛЕНИТОВ 34
2.1. Определение координат всех атомов в
элементарной ячейке Bii2Si020 ,
Bi1zG-t02o и Bit2Tb02O ...... 34
2.2. Анализ структуры базиса решетки сил
ленитов 47
2.3. Построение валентных связей между атомом кислорода О /g / и окружающими его атомами
металла и висмута ..... 50
2.4. Построение валентных связей между атомом кислорода 0/2/ и окружающими его атомами
висмута 52
2.5. Построение валентных связей между атомом кислорода 0/j/ и окружающими его атомами
висмута 54
2.6. Анализ ближайшего окружения атома
висмута 58
2.7. Выводы 62
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТ И ЕГО РЕЗУЛЬТАТЫ 63
3.1. Установка для изучения комбинационного
рассеяния света 64
3.2. Установка для изучения спектров инфракрасного отражения и пропускания .... 73 3.3. Спектры комбинационного рассеяния света
Bi^Siu^ у Dl^G-^O^o и DifzTLOgp 76 3.4. Спектры инфракрасного отражения и пропускания But2Si02O » Вї>і2&є020 и Bl^TiO^o 93
3.5. Выводы 93
ГЛАВА 4. РАСЧЕТ ЧАСТОТ НОРМАЛШЫХ КОЛЕБАНИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ Ві,23і0лф , Bi„&eOM и BifgTiOzQ ................ 98
4.1. Предварительные замечания 98
4.2. Расчет частот нормальных колебаний
группы атомов OffjB^s Ю5
4.3. Расчет частот нормальных колебаний сем
надцатиатомной структуры Ме(0(з)Ві3)^ . ИЗ
4.4. Расчет частот нормальных колебаний пра
вильной пирамидальной структуры 0(2) Вь$ 130
4.5. Анализ результатов проведенных расчетов 141
4.6. Выводы 147
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 148
ПРИЛОЖЕНИЕ I 151
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 153
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 161
ЛИТЕРАТУРА 168
Введение к работе
Вещества B-mSi020 /3S0/, dhzGeOtt /SCO/, Si1s,7l020 IВТО /, ShzZ* 013 , 3i4g 0^07S и ряд других
являются электрооптическими кристаллами, относящимися к структурному типу силленита [і]. Они имеют общую формулу т-В>г03 ч-п-Ме^Оу , где Me - S'o ,Ge ,Гі , At , Р, V , Мп , Fe , Zn , tf , 5/7 , Рв, RS t Cd, tfi, t В, U , Zr у Се, /J і , /* . Элементарная ячейка силленитов является кубической объемно-центрированной, содержит две формульные единицы и имеет симметрию пространственной группы 123 /Тг/ или I2j3 /Тт/ и точечную группу Т23 [2]. В силу отсутствия у этих веществ центра инверсии они обладают пьезоэлектрическим эффектом. У них наблюдается также линейный электрооптический эффект и естественная оптическая активность. Кубическая же симметрия данных кристаллов приводит к изотропности всех их физических характеристик. Кроме того, наличие у рассматриваемых кристаллов фотоэлектрической чувствительности позволило значительно расширить сферу их и без того широкого практического применения, например, для оптической записи и обработки информации. Находят они применение в интегральной оптике, технике СВЧ и в некоторых других областях науки и техники.
В природе силлениты встречаются редко. Обнаружены они в зоне окисления месторождения Дуранго /Мексика/ [Ї], но для физических исследований и практического использования эти кристаллы непригодны. Монокристаллы силленитов высокого качества получают обычно гидротермальным методом или выращивают из расплава по методу Чохральского.
Несмотря на широкое использование силленитов и интенсивное изучение их сойств /в частности, проведен тщательный рентгеноструктурный анализ Blf2Si02o и Воа&еО0 /, характер связей между атомами в них до сих пор не ясен.
Цель данной диссертационной работы заключается в построении полной системы валентных связей между атомами кристаллической решетки силленитов. Проверка правильности выполненных построений проводится путем расчета частот колебательных спектров силленитов и сравнения их с частотами, полученными экспериментально.
Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи.
Построить валентную схему силленитов, взяв за основу атомные орбитали входящих в их состав атомов.
Создать установки для экспериментального изучения колебательных спектров силленитов в широком диапазоне частот и в интервале температур от 10 до 430 К.
Исследовать спектры комбинационного рассеяния света моно-кристаллов ^i12SoOzo , 3i^G-e02c и Bii2TlU2o-
Исследовать спектры инфракрасного отражения и пропускания монокристаллов Bl^SlO^o » Зи^&еО^д И ЗщТиОро*
Найти реальный способ расчета частот нормальных колебаний кристаллической решетки силленитов, запрограммировать его и произвести вычисления.
Сопоставить результаты расчетов с измеренными спектрами, чтобы таким путем подтвердить правильность построенной схемы валентных связей в силленитах.
Научная новизна работы и физическая сущность положений,
выносимых на защиту, состоят в следующем.
Впервые измерены спектры комбинационного рассеяния света монокристалла силленита титана и получены более полные спектры комбинационного рассеяния света силленитов кремния и германия.
Впервые измерен спектр инфракрасного отражения монокристалла силленита титана.
Впервые с помощью метода Ельяшевича-Вильсоиа произведены расчеты частот нормальных колебаний трех выделенных групп атомов в кристаллической структуре силленитов кремния, германия и титана, частоты колебаний которых слабо зависят от влияния остальных атомов кристаллической решетки, и определены силовые постоянные растяжения всех валентных связей. Впервые построена зависимость величины силовой постоянной растяжения связи Зі'0 от ее длины.
Впервые построена и подтверждена путем сопоставления экспериментально полученных колебательных спектров с выполненными расчетами полная непротиворечивая схема валентных связей в кристаллах силленитов.
Построение диссертации соответствует последовательности поставленных задач, в конце каждой главы имеются выводы, отражающие основные научные результаты, полученные в работе.
Прикладные аспекты диссертации рассмотрены в "Заключении".
