Разложение диэлектрических функций методом диаграмм Арганда
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
? размеров элементарных ячеек для соединений дает аргументы в пользу того или иного типа химической связи, реализующейся в них, выявляет факторы, влияющие на стабилизацию решетки. Детальная кристаллохимическая информация необходима для интерпретации электрических, магнитных, оптических и других свойств кристаллов. Рассмотрим кратко основные детали кристаллических структур изучаемых соединений.
Структура перовскита имеет общую стехиометрию ABX3, где A и B являются катионами, и X - анион. Катионы A и B могут иметь разнообразие нагрузки и в оригинальном минерале перовскита (СaТiO3) катион A является двухвалентным, а катион B - тетравалентным. Однако есть случай, где и катион A, и катион B принимают трехвалентное состояние. Структурный тип перовскита - один из распространённых типов двойных окислов металлов состава АВО3 представлен на рис.1. Под символом А понимаются катионы, окружённые двенадцатью анионами О2-. В - катионы, занимающие октаэдрические положения, образуемые ионами кислорода.
Рис.1. Схемное решение составов при исследовании.
Идеальная структура перовскита описывается кубической пространственной группой Pm3m-O1h, т.е. перовскит имеет набор операций симметрии примитивной кубической решетки (Р), плоскость симметрии (m) и ось симметрии третьего порядка (3m).
Структура идеального кубического перовскита показана на рис.2, где катионы А расположены в углах куба, а катионы B в центре с кислородом.
Рис.2. Кубическая ячейка единицы перовскита.
Многие исследования показали, что перовскиты имели главным образом кубическую или псевдокубическую структуру, но поскольку шла работа над этими системами, то число предложенных симметрий увеличилось. Нехватка заключительных структурных определений среди этих исследований происходит, вероятно, из-за относительных
погрешностей рентгена фотографических методов и маленькой величиной структурных искажений. Атомные позиции в кубической фазе представлены в таблице 1(Кристаллографические положения и координаты атомов в кубической структуре).
Таблица 1
ИонПоложениеКоординатыА(2а)(0, 0, 0)В(2а)(, ,)С(6b)( , , 0)(, 0, ) (0, , )Последние изучения, направленные на более точное определение структуры перовскитов, могут быть, потом положены в основу для дальнейшего моделирования. В литературе сообщается, что большинство материалов кристаллизуется в орторомбическую Pnma (или Pnmb ) искаженной структуре при комнатной температуре. Эта искаженная структура показана на рис.3.
Рис.3. Орторомбическая Pnma ячейка единицы перовскита.
Атомные позиции в орторомбической фазе представлены в таблице 2 (Кристаллографические положения и координаты атомов в орторомбической структуре).
Таблица 2
ИонПоложениеКоординатыА(4c)B(4b)(,0,0) (,,0) (0, 0, ) (0, ,)O(1)4cO(2)8d
Дальнейшее искажение приводит к ромбоэдрической структуре с пространственной группой R-3c. Эта структура изображена на рис.4.
Рис.4. Ромбоэдрическая R-3c ячейка единицы перовскита.
Атомные позиции в ромбоэдрической фазе представлены в таблице 3 (Кристаллографические положения и координаты атомов в ромбоэдрической структуре).
Таблица 3
ИонПоложениеКоординатыА(6a)(0,0,1/4)В(6b)(0,0,0)С(18e)(x,0,1/4)
Возможно представление ромбоэдрической структуры в виде гексагональной решетки (рис.5). Атомные позиции гексагональной фазы представлены в таблице 4 (Кристаллографические положения и координаты атомов в гексагональной структуре).
Таблица 4
ИонПоложениеКоординатыA2a(0,0,z)A4b(1/3, 2/3, z)B6c(x, 0, z)O(1)6c(x, 0, z)O(2)6c(x, 0, z)O(3)2a(0, 0, z)O(4)4b(1/3, 2/3, z)
Рис.5. P63cm гексагональная ячейка единицы перовскита.
В перовскитах с искажением (ромбическое, ромбоэдрическое, тетрагональное) анионы кислорода смещаются из своих идеальных позиций для обеспечения наиболее плотной упаковки вокруг А-катионов. Имеет место также смещение В-катионов. В результате изменяется угол связи В-О-В. Данное обстоятельство приводит к ухудшению условий магнитного взаимодействия. Твердые растворы или еще более сложного состава позволяют расширить круг элементов, различные ионы которых ,могут быть введены в соединения с перовскитной структурой [2].
Если в состав соединений со структурой перовскита входит магнитоактивный ион, то в них возможно магнитное упорядочение. Кристаллическая структура перовскитов представляет хорошие возможности для косвенного магнитного взаимодействия. В идеальном перовските угол связи катион-анион-катион равен 180. Следовательно, имеется благоприятная возможность для осуществления отрицательного косвенного обменного взаимодействия, приводящего к антиферромагнетизму.
Все искажения перовскита - это поддержка катиона A и координация кислорода участка B вовлекает наклон октаэдра BO6 ,связанное со смещением катиона А. Восьмигранный наклон от кубического до орторомбического, изображенный на рис.6, связан с размерами катионов А и B.
а) б)
Рис.6.Искажение перовскита от кубической (а) к орторомбической (б) ячейке.
3. Диэлектрические функции системы BaBiO32
3.1 Диэлектрические функции BaBiO3 в диапазоне радио- и сверхвысоких частот
На рис.7 приводятся результаты изучения диэлектрических свойств BaBiO3. В диапазоне от до для данных соединений характерны релаксационного типа спектральные зависимости компонент и комплексной диэлектрической проницаемости .
Дисперси?/p>