YAlO3 svārstību spektroskopija

Abstract

Pētījuma gaitā tiek apskatīts optoelektronikā daudz pielietojams perovskitveida kristāls – YAlO3 (YAP). Tam tiek modelēta kristāliskā režģa dinamika, izmantojot pirmo principu (ab initio) un klasiskās molekulārdinamikas aprēķinus programmā CRYSTAL un GULP. Iegūtas fononu dispersijas un stāvokļu blīvumu līknes, eksperimentāli ģenerēti Ramana un infrasarkanie spektri. Ar rentgenstaru difrakciju noteikti YAP kristāla režģa parametri, tie salīdzināti ar DFT un klasisko aprēķinu optimizēto struktūru. Ar Ramana un infrasarkanās atstarošanās spektroskopijas metodēm mērīti monokristāliski YAP kristāla paraugi. Iegūti polarizēti Ramana spektri pie istabas un pie zemām temperatūrām (10 K), atklātas iepriekš nepublicētas svārstību joslas, kuras paredz aprēķini. Pirmoreiz iegūti pilnīgi infrasarkanās atstarošanās spektri un noteikti infrasarkani aktīvo svārstību maksimumi. Izmantojot mīksto modu modeli, apskatītas režģa enerģijas izmaiņas hipotētiskā kubiskā struktūrā un tiek spriests par fāžu pārejām caur simetrijas izmaiņām. Rezultātā veikts aptverošs pētījums par YAP kristāla svārstību un struktūras dabu, iegūstot pilnīgus Ramana un IS spektrus un sniedzot jaunus rezultātus.

This research intends to do a comprehensive overview of the perovskite YAlO3 (YAP), which has various applications in optoelectronics. Lattice dynamics calculations are performed, using both ab initio and classical molecular dynamics methods in programs CRYSTAL and GULP. Phonon dispersion, density of states and experimental Raman and infrared spectra are obtained. With X-ray diffraction lattice parameters are found and compared to the structure optimized through DFT and classical calculations. Raman and infrared reflectance spectroscopy is performed on monocrystallic YAP samples. Polarized Raman spectra both at room temperature and low temperatures (10 K) are obtained, new vibrational maxima previously unpublished are found. Complete infrared reflectance spectra are obtained for the first time and IR active vibrations identified. Using the soft mode model, lattice energy changes due to deformations in a hypothetical cubic structure are calculated and a corresponding phase transition theorised. The resulting work is a comprehensive inquiry into the vibrational and structural nature of the YAP crystal, obtaining complete Raman and IR spectra and producing new results in the process.