Исследование квадрупольных взаимодействий в кристаллах LiNbO3, LiTaO3 и KNbO3 методами ЯМР и компьютерного моделирования
Диссертация
Целью работы являлось исследование температурных зависимостей тензора квадрупольных взаимодействий в сегнетоэлектрических кристаллах методом ЯМР спектроскопии и построение модели расчета тензора ГЭП. Для решения поставленной цели было необходимо: измерить методом ЯМР температурные зависимости константы квадру-польной связи лития в кристаллах ЫМЬСЬ с разной степенью нестсхио-метрии… Читать ещё >
Список литературы
- Ядерный магнитный резонанс. Л.: ЛГУ, 1982, 164 с.
- Р. П. Плетнев, Л. В. Золотухина, В. А. Губанов. ЯМР в соединениях переменного состава. М.: Наука, 1983, 18 с.
- В. А. Губанов, В. П. Жуков, А. О. Литинский. Полуэмпирические методы молекулярных орбиталей в квантовой химии. ML: Наука, 1976.
- В. М. Бузник. Ядерный резонанс в ионных кристаллах. Новосибирск: Наука, 1981, 156 с.
- Е. Paschalis and A. Weiss. Hartree-Fock-Roothaan wave functions, electron density distribution, diamagnetic susceptibility, dipole polarizability and antishielding factor for ions in crystals. Theoret. Chim. Acta, 13, 381−408 (1969).
- K. S. Sen and P. 71 Narasimhan. Quadrupole antishielding factor and polarizabilities in ionic crystals. Phys. Rev., 15, 95−102 (1977).
- O. Rai and V. Amirhalingam. Calculation of electric field-gradient tensor for a single crystal of paramagnetic CuC12*2H20. Phys. Rev., 146, 590−592 (1966).
- В. M. Бузник. Ядерный резонанс в ионных кристаллах. Новосибирск: Наука, 1981, 153 с.
- Г. W. Weil and G. Е. Schcher. Electric field gradients and point-ion and uniform-backround lattices. Phys. Rev., A137, 92−98 (1965).
- К W. Weenk and H. A. Harwing. Calculation of electrostatic field in ionic crystals based upon the Ewald method. J. Phys. Chem. Solides, 38, 10 471 051 (1977).
- P. Ewald- Ann. Phys. (Leipzig), 64, 253 (1921).14 1. I. Tupitcine and I. V. Abarenkov. The crystal potential and summation of diverging series. Phys. Stat. Sol. (b), 82, 99−105 (1977).15){лс. Займам. Принципы теории твердого тела. ML: Мир 1974.
- М.Р. Tosi. Cohesion of ionic solids in the born model. Solid State Phys., 16, 1−120 (1964).17
- II E. Watson. Analytic Hartree-Fock solution for O. Phys. Rev., Ill, 1108−1110(1958).21
- D. W. Mitchell, T. P. Das, W. Potzel et al. Ab initio electric-field gradients27 57 (37and electron densities at Z/A1, 3/Fe, and 0/Zn in the spinel Z11AI2O4 and ZnFe204. Phys. Rev. B, 53, 7684−7698 (1996).22
- J. Li, H. Lin, and J. Ladik. Calculation of the electron distribution of the YBaCu307 clusters using a SCF Madelung potential. Chem. Phys. Lett., 230,414−418(1994).
- E. V. Stefanovich and T. N. Truong. A simple method for incorporating Madelung field effect into ab initio embedded cluster calculations of crystals and macromolecules. J. Phys. Chem. B, 104, 3018−2022 (1998).
- Л. В. Ворошилова, В. Ф. Щёголев и Л. В. Дмитриева. Неэмпирический расчет градиента элекгрического поля на ядрах А1 в корунде. ФТТ, 33, 1527−1530 (1991).
- Л. В. Ворошилова, Л. В. Дмитриева, О. Е. Квятковский и Б. Ф. Щёголев.27
- Квадрупольные эффекты в спектрах ЯМР Z’A1 в неупорядоченных смешанных соединениях CaREAJC^ (RE=La, Рг, Eu, Y). ФТ Г, 39, 618 623 (1991).
- А. А. Кациелъсон, Л. И. Ястребов. Псевдопотенциальная теория кристаллических структур. М.: МГУ, 1981.
- Л. Цюлике. Квантовая химия, т. 1, М.: Мир, 1976, 378 с.28
- Ю. С. Кузьминов. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития. М. Наука, 1987, 19 с.
- A. Reisman and F. Holtzberg. Heterogeneous equilibrium in the system Li20-, Ag20-Nb205, and other. oxide models- J. Amer. Chem. Soc., 80, 6503−6507(1958).
- R. L. Byer, J. F. Young, and R. S. Fekielson. Growth of high-quality LiNbCb crystals from the congruent melt. J. Appl. Phys., 41, 2320−2325 (1970).1. T 1
- H. M. О’Bryan, Jr., P. K. Gallagher, and С. I). Brabdle. Congruent composition and lithium-rich phase boundary of lithium niobate. J. Amer. Ceram. Soc., 68, 493−496 (1985).
- J. R. Carruihers, (>. i. Peterson, M. Grosso, and P. A4. Bridenbaugh. Nonstoichioinetry and crystal growth of lithium niobate. J. Appl. Phys., 42, 1846−1851(1971).
- S. С. Abrahams and P. March. Defect structure dependence on composition in lithium niobate. Acta Cryst. B, 42, 61−68 (1986).
- В. It Жданова, В. П. Клюев, В. В. Леманов И. А. Смирнов и В. В. Тихонов. О тепловых свойствах кристаллов ниобата лития. ФТТ, 10, 1725−1728 (1968).
- Y. S. Kim and R. T. Smith. Thermal expansion of lithium tantalate and lithium niobate single crystals. J. Appl. Phys., 40, 4637−4641 (1969).
- N. Niizeki, T. Yamada, and H. Toyoda. Growth ridges, etched hillocks, and crystal structure of lithium niobate. Jap. J. Appl. Phys., 6, 318−327 (1967).
- S. C. Abrahams, H. J. Levinstein, and J. A4. Reddy. Ferroelectric lithium niobate. 5. Polycrystal x-ray diffraction study between 24° and 1200 °C. J. Phys. Cliem. Solids, 27, 1019−1026 (1966).
- H. Boysen and F. Allorfer. A neutron powder investigation of the high-temperature structure and phase transition in LiNbO^. Acta Cryst. B, 50, 405−414(1994).
- A. A. Ballmen, H. J. Levinstein, C. D. Capio, and H. Brown. Curie temperature and birefringence variation in ferroelectric lithium metatantalate as a function of melt stoichiometry. J. Amer. Ceram. Soc., 50, 657−659 (1967).
- Y. Fujino, H. Tsuya, and K. Siigibuchi. Electooptic and ferroelectric properties of lithium tantalate single crystals as a function of melt composition. -Ferroelectrics, 2, 113−117 (1971).
- В. В. Воронов, E. В. Жариков, Ю. С. Кузьмииов, В. В. Осико, В. И. Тобис и Л. С. Шуйская. Влияние степени монодоменности на генерацию второй гармоники и электрооптические свойства кристаллов ниобата бария-натрия. ФТТ, 16,162−166 (1974).
- Т. Р. Волк, К. Д. Кочев и Ю. С. Кузьмииов. Аномалии фотоэлектрических и оптических свойств сегнетоэлектрических монокристаллов ниобата бария стронция. Кристаллография, 20, 583−587 (1975).
- К. Nassau and M. E. Unes. Stacking-fault model for stoichiometry deviations in LiNbCb and 1лТаОз and the effect on the Curie temperature. J. Appl. Phys., 41, 533−537 (1970).
- S. C. Abrahams, E. Buehler, W. C. Hamilton, and S. J. Laplaca. Ferroelectric lithium tantalate MI. Temperature dependance of the structure in the ferroelectric rhase and the paraelectric structure at 940 K. J. Phys. Chem. Solids, 34, 521−532 (1973).
- S. C. Abrahams and J. L. Bernstein. Ferroelectric lithium tantalate. 1. Single crystal x-ray diffraction study at 24 °C. J. Phys. Chem. Solids, 28, 1685−1692(1967).
- L. Katz and H. I). Megaw. The structure of potassium niobate at room temperature: the solution of a pseudosymmetric structure by Fourier methodes. Acta Cryst., 22, 639−648 (1966).
- A. W. Hewat. Cubic-ortliorhombic-rhombohedral ferroelectric transitions in perovskite potassium niobate: neutron powder profile refinement of the structures. J. Phys. C: Solid State Phys., 6, 2559−2572 (1973).
- А. В. Яцепко. Особенности динамики структуры монокристаллов ЫЫЬОз по данным ЯМР 7Li. ФТТ, 37, 2203−2208 (1995).51 7
- В. Л. Богданов, В. В. Лемапов, В. П. Юиоев и С. А. Федунов. Ядерный магнитный резонанс в кристаллах ниобата лития. ФТТ, 10, 1118−1123 (1968).
- Л'. С. Choh, I-W. Park, J. M. Ahn, I. G. Kim, and Y. N. Choi. 7Li NMR and Fe3+ EPRin Lii^K^NbOi mixed crystals. Fenoelectrics, 156, 255−2 601 994).
- K. Lee, A. Sher, L. (). Anderson, and W. G. Proctor. Temperature variation of La139 nuclear quadrupole resonance in LaF3. Phys. Rev., 150, 168−174 (1966).
- G. E. Peterson and P. M. Bridenbaugh. NMR study of ferroelectric LiNb03 and LiTa03. II-J. Chem. Phys., 48, 3402−3406 (1967).
- E. Schempp, G.E. Peterson, and J.R. Carruthers. 93Nb nuclear quadrupole resonance investigation of LiNbO^. J. Chem. Phys. 53, 306 (1970).
- G.L. Caichen, J.M. Adams, and T.M. Reahck. Hi glit-temperature partitioning of, 81Hf-probe impurities between Li and qroup-V sites in LiNbOi and LiTaO,. Phys. Rev. B 46, 2743 (1992).
- G. E. Peterson and A, Camevale. 93Nb NMR linewidths in nonstoichiometric lithium niobate J. Chem. Phys., 56, 4848−4851 (1967).
- K. Nassau, //. J. Levinstein, and G. M. Loiacono. Ferroelectric lithium niobate. 1. Growth, domain structure, dislocations and etching. J. Phys. Chem. Solids, 27, 983−988 (1966).
- G. Burns. Polarizability and antishielding factor of 10 and 18 electron closed shell atoms. — J. Chem. Phys., 31, 1253−1255 (1959).
- R. R. Hewitt. Temperature dependence of the nuclear quadrupole spectrum of 93Nb in ferroelectric KNbO^. Phys. Rev., 121, 45−52 (1961).
- J. W. McGrath. Deuteron magnetic resonance study of potassium binoxalate. J. Chem. Phys., 48, 5549−5552 (1968).
- A. Kitfeld, G. Will, and R. /•'. Stewart. The chemical bonding in lithium metaborate, LiB02. Charge densities and electrostatic properties. Acta Cryst., B39, 175−185 (1983).
- A. Bussmann, И. Biltz, R. Roen. spie, ss, and K. Schwartz. Oxygen polarizability in ferroelectric phase transitions. Ferroelectrics, 25, 343−346 (1980).
- P. W. Folwer and H. M. Kelly. Stremheimer factor and electric-field-gradient hyperpolarizabilities for ions in crystals. Z. Naturforsch., 49a, 125−128 (1993).70
- R. P. McEachran, A. D. Staujfer, and S. Grieta. Polarizabilities and shielding factors for the noble gas isoelectronic sequences. J. Phys. B, 12, 3119−3123 (1979).71
- A.A. Gusev, l.M. Reznik, and V.A. Tsitrin. Electron-electron interaction and antisielding constants of core shells of atoms. J. Phys.: Condens. Matter 7, 4855 (1995).72
- Multinuclear NMR, Ed. by Joan Mason, Plenum Press, New York, 1987. CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press, Boca Raton, 1999.74
- P. Erener, G. Legras, and J. P. Dumas. Stoechiometrie des monocristaux de metaniobate de lithium. J. Cryst. Growth, ¾, 231−235 (1968).77
- Kummejib. Элементарная физика твердого тела. М.: Наука, 1965, 86 с.78
- И. В. Абареиков, И. Ф. Братцев и А. В. Тулуб. Неэмпирический расчет поляризуемостей ионов в оксидах металлов. ФТТ, 24, 272−274 (1982).
- Г. В. Агеев, Р. П. Башук, С. А. Бебчук и др. Нелинейная оптика: Тр. II Всесоюзн. симп. по нелин. оптике. Новосибирск: Наука. Сиб. отд.-ние АН СССР, 211−217 (1968).
- W. Y. Ching, Z. O. Gu, and Y. N. Xu. First-principles calculation of the electronic and optical properties of LiNb03. Phys. Rev. B, 50, 1992−1995 (1994).
- J. Warner, I). S. Robertson, and K. F. Hidme. Phys. Lett., 20, 163 (1966).82
- S. C. Abrahams. Properties of lithium niobate. New York, 1989.83
- Ю. С. Кузьминов. Ниобат и танталат лития материалы для нелинейной оптики. М.: Р1аука, 1975.84
- М. Е. Lines and А. М. Glass. Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials. Oxford: Clarendon Press, 1979.85
- A. M. Glass and M. E. Lines. Low-temperature behavior of spontaneous polarization in LiNb03 and LiTa03. Phys. Rev. B, 13, 180−191 (1976).86
- R. D. Shannon. Revised effective ionic radii and systematic studies of interatomic distances in halides and chalcogenides. Acta Ciyst. A, 32, 751 (1976).88
- A. M. Glass. Dielectric, thermal, and pyroelectric properties of ferroelectric LiTa03. Phys. Rev., 172, 564−571 (1968).89
- H. Jwasaki, N. Ushida, and T. Yamada. Pyroelectricity and spontaneous polarization in LiTa03. Japan J. Appl. Phys., 6, 1336−1337 (1967).
- R. Ludwig, F. Weinnold, and Т. C. Farrar. Effective O17 quadrupole moments for colibrated computation of quadrupole coupling parameters at different levels of theory. J. Chem. Phys., 105, 8223−8230 (1996).
- M. W. Schmidt, К. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert, M. S. Gordon, J.J.Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. Su, T. L. Windus, M. Dupitis, and J. A. Montgomery. J. Comput. Chem., 14, 1347−1363 (1993).
- Методы расчета электронной структуры атомов и молекул, (под ред. М. Г. Веселова). Л.: ЛГУ, 1976, 48 с.93
- И. В. Абарепков, В. Ф. Братцев и А. В. Тулуб. Начала квантовой химии. М.: Высшая школа, 1989, 234 с.
- R. McWeeney. Gaussian approximations to wave functions. Nature, 166, n.4209, 21−22 (1950).
- S. F. Boys. Electron wave functions. I. A general method of calculating for the stationary states of any molecular system. Proc. Roy. Soc. (London) A, 200, n 1063, 542−554(1950).
- С. Фудзинага. Метод молекулярных орбиталей. М.: Мир, 1983.97
- S. Huzinaga. Gaussian-type functions for polyatomic systems. I. J. Chem. Phys., 42, 1293−1302,(1965).
- W.A.,/. И. Wachters. Gaussian basis set for molecular wave functions containing third-row atoms. J. Chem. Phys., 52, 1033−1036, (1970).102
- A. K. Rappe, T. A. Smedley, and W. A. Goddard, III. Flexible d basis sets for Sc through Cu. J. Phys. Chem., 85, 2607−2611 (1981).103
- B. Roos and P. Siegbahn. Polarization functions for first and second row atoms in gaussian type MO-SCF calculations. Theor. Cliim. Acta., 17, 199 208 (1970).
- I. Hyla-Kryspin, J. Demuynck, A. St rich, and M. Benard. Gaussian basis sets for the transition metals of the first and second series. J. Chem. Phys., 75, 3954−3961 (1981).mS. Huzinaga. Gaussian basis sets for molecular calculations. Amsterdam.
- Netherlands: Elsevier, 1984. mR. P. Messmer and G. D. Watkins. Molecular-orbital treatment for deep levels in semiconductors substantial nitrogen and the lattice vacancy in dimond. J. Phys. C: Solid State Phys., 7, 2568−2591 (1973).107
- В. А. Губанов, Э. 3. Кубарев и А. Л. Ивановский. Квантовая химия твердого тела. М.: Наука, 1984, 304 с.