Редкоземельные цирконаты со структурой пирохлора R2Zr2O7 (R=La-Lu), обладают разнообразными свойствами, в том числе имеют потенциальное применение как люминофоры, при активации другими редкоземельными ионами. Экспериментальные данные по ИК и КР спектрам редкоземельных цирконатов, по упругим свойствам, по ширине запрещенной щели отрывочны, и имеются в научной для 2-3 представителей ряда. Представляется актуальным в рамках единого ab initio подхода исследовать комплекс свойств ряда редкоземельных цирконатов R2Zr2O7(R=La-Lu). В работе проведен ab initio расчет фононного спектра всего ряда редкоземельных цирконатов, определены частоты и типы ИК и КР-мод, что позволило дополнить экспериментальные данные по ИК и КР спектрам. Выявлены моды, в которых участвуют преимущественно ионы кислорода. Изменение этих мод может говорить об искажении кислородной подрешетки под влиянием внешних воздействий на кристалл. Рассчитаны упругие постоянные, модули упругости и твердость по Виккерсу для ряда R2Zr2O7 (R=La-Lu), что дополнило отсутствующие экспериментальные данные. Показано, что при лантаноидном сжатии усиливается анизотропия упругих свойств. Показано, что в примесных центрах La2Zr2O7:R3+ расстояние «примесный ион-лиганд» изменяется в пределах ~ 0.1 Å, что существенно меньше, чем различие ионных радиусов по Шеннону La и примесного иона R 3+. Показано, что замещение ионов La в кристалле La2Zr2O7 другими редкоземельными ионами R3+ до 25% изменяет упругие модули кристалла в пределах 10%. В работе показана возможность заменять на псевдопотенциал внутренние оболочки редкоземельных ионов по 4f включительно при расчете кристаллической структуры, фононного спектра, упругих свойств 3 редкоземельных цирконатов R2Zr2O7 (R=La-Lu). Такой подход может быть использован и в других кристаллах с РЗ подрешеткой для минимизации затрат компьютерных ресурсов. Результаты работы представлены на международной и всероссийской конференциях: LXVII Международная конференция «Актуальные проблемы прочности» («АПП-2024», Екатеринбург), «XXIII Всероссийская школа-семинар по проблемам физики конденсированного состояния вещества» («СПФКС-23», Екатеринбург). / Rare earth zirconates with a pyrochlore structure R2Zr2O7 (R=La- Lu), have a variety of properties, including potential using as luminophores when activated by others rare earths ions. Experimental data on the IR and Raman spectra of rare earths zirconates, elastic properties, band gap width are poor, and are available in scientific journals for 2-3 crystals of the row. It seems actual to study complex of properties of the all row of rare earth zirconates R2Zr2O7(R=La-Lu) within the framework of ab initio approach. The work carried out an ab initio calculation of the phonon spectrum of the all row of rare earth zirconates. The frequencies and types of IR and Raman modes have been determined, which made it possible to supplement the absent experimental data on the IR and Raman spectra. Phonon modes have been identified in which predominantly oxygen ions participate. A change of these modes may indicate to a distortion of the oxygen sublattice under the influence of external effects on the crystal. Calculated elastic constants, elastic moduli and Vickers hardness for the series R2Zr2O7 (R=La-Lu), which supplemented the missing experimental data. It has been shown that the anisotropy of elastic properties increases by lanthanide pressure. It has been shown that in La2Zr2O7:R3+ impurity centers the distance “impurity ion-ligand” varies within ~ 0.1 Å, which is significant less than the difference between the Shannon ionic radii between La and the impurity ion R3+. It has been shown that the replacement of La ions in the La2Zr2O7 crystal by other rare earth ions R3+ up to 25% changes the elastic moduli of the crystal in within 10%. The work shows the possibility of replacing internal shells of rare earth ions up to 4f inclusive by calculating crystal structure, phonon spectrum, elastic properties of rare earth zirconates R2Zr2O7 (R=La-Lu). This approach could be used in other crystals with rare-earth sublattice to minimize the computer cost. The results of the work were presented at the international and all-Russian conferences: LXVII International Conference “Current Problems strength" ("APP-2024", Ekaterinburg), "XXIII All-Russian School- seminar on problems of condensed matter physics" (“SPFKS-23”, Ekaterinburg).
| Identifer | oai:union.ndltd.org:urfu.ru/oai:elar.urfu.ru:10995/136413 |
| Date | January 2024 |
| Creators | Никулин, К. Г., Nikulin, K. G. |
| Contributors | Чернышев, В. А., Chernyshev, V. A., УрФУ. Институт естественных наук и математики, Кафедра физики конденсированного состояния и наноразмерных систем |
| Publisher | б. и. |
| Source Sets | Ural Federal University |
| Language | Russian |
| Detected Language | Russian |
| Type | Master's thesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
| Format | application/pdf |
| Rights | Предоставлено автором на условиях простой неисключительной лицензии, http://elar.urfu.ru/handle/10995/31613 |
Page generated in 0.0032 seconds