Ионика твердого тела. Том 1 - Иванов-Шиц А.К.
ISBN 5-288-02746-3
Скачать (прямая ссылка):
правила отсутствуют. Интенсивность спектральных линий в оптических
спектрах довольно трудно поддается количественной интерпретации, в то
время как интенсивность пиков в нейтронных спектрах прямо пропорциональна
среднеквадратичным атомным смещениям. Соответственно интерпретация
нейтронных спектров зачастую более однозначна, чем оптических спектров.
Фононные спектры были получены экспериментально для ряда ТЭЛ: Agl
[15,16], A&SI и Ag^SBr [17], RbAg*I5 [IS], BaF2 [19-21], SrCl2 [19-21],
PbF2 [22, 23], Li2S04 [23], LiAlSO* [24], р-А130з [25, 26]. Особое
внимание уделялось исследованию изменения спектров при переходах
супернонных кристаллов в разу поря доч ей ную фазу. При изучении
дисперсионных кривых для йодистого серебра при разных температурах
найдено [15, 16], что при структурном фазовом ^-a-переходе исчезает одна
оптическая мода с малой (приблизительно 2 мэВ) энергией, Согласно [15],
этот факт указывает на то, что перестройка жесткой ани-
166
т
Пучок нейтронов
У/
г#]
%
V' /
у" 'S
Монохроматор
*5 \
\
V \
"2
Образец
Детектор
- 1-К*
w.
Анализатор
\.-ы
Ловушка
Рис, III 15.4 Скеча трехосного нейтронного спектрометра К1-К4 -
коллиматоры
окной подрешетки иода при переходе в суперионное состояние требует
отностггея:ьье небольшой затраты энергии. Аналогичные результаты получены
и для СИП A&SI ч AgsSBr [17].
С помощью рассеянии нейтронов изучалось такясе поведение иокоп з
^азупорлдс ия*-i^ix фазах супермодных кристаллов. Кзясмепш, что
кзазнупругое кетогеры-тоос рсссеткке нейтронов позволяет исследовать
гроцессы Т11гьсляцьонрой и ерй^гтель^ой д^ф<пуз1;и ыов или молекул s
конденсированном состоянии. Б случае трансляционной доффуыди неко-
герентный закон рассеяния будет
5(к,т)="ТГПгЦ- , (3>
7С[Дш(к)Г+(c)1 *
где Д(c) - полуширина функции Лоренца на полувысоте. Конкретный вид Д(c)(к)
зависит от выбранной модели, а величина т - [Дш(к)]~* называется временем
корреляции трансляционной диффузии. Таким образом, спектр рассеянных
нейтронов имеет вид функции Лоренца.
Для случая однофононных процессов функция рассеяния имеет вид [14]
?(к?о>) = --е~ш^п(ф)0(<й), (4)
2 от(c)
где е~ш^ - фактор Дебая-Уоллера; л(со) - Бозе-функция; G(c&) - функция
плотности фононных состояний. Таким образом, максимумы в функции
рассеяния отвечают особенностям функции плотности фононных состояний, а
интенсивность этих максимумов пропорциональна квадратам смещений атомов
на данной частоте.
Низкоэнергетические возбуждения, как было показано Сакума с соавторами
[27-29], существуют и в медьпроводящих соединениях Cu^S, Cui,gSe, CuL При
25°С в Cul пик неупругого рассеяния наблюдается приблизительно при 3,4
мэВ, а затем пик уширяется по мере возрастания температуры. Диффузное
рассеяние обусловлено главным образом разупорядо-
167
ченкой Си+ -подрешеткой, и значительное увеличение полуширины пика при
7>200°С связано с ионной проводимостью* Действительно, ширина пика
свидетельствует о степени ангармоничности тепловых колебаний, и, когда
тепловые колебания становятся значительными, катионы меди могут легко
диффундировать поверх потенциальных барьеров*
Спектры неупругого рассеяния нейтронов в RbAgJj [18] обсуждаются в рамках
модели, описывающей броуновское движение диффундирующих ионов Ag* в
синусоидальном потенциальном поле*
В качестве примера остановимся на результатах изучения квазиупругого
рассеяния холодных нейтронов в a-фазе Agl [30-32]* Обработка
экспериментальных данных проводилась в предположении, что рассеяние
обусловлено лишь катионами серебра/* Микроскопическая модель, принятая в
[30-32] для расчета корреляционной функции, состоит в следующем* Ионы
участвуют в двух независимых видах движения: трансляционном и локальном*
Трансляционное движение иона описывается с помощью перескокового
механизма: частица находится в фиксированном положении некоторое время
т0, а затем в течение времени т* осуществляется перескок на расстояние
/0* Локальное движение иона рассматривается как хаотическое "броуновское"
движение частицы в некоторых ограниченных областях локализации
("пустотах") кристалла, обусловленных структурой подрешетки иода*
Наилучшее согласие рассчитанных и экспериментальных кривых получается при
следующих значениях параметров: То"7,5--КГ12с, = 16,5-10Г12 с, 5 А.
Коэффициент диф-
фузии катионов серебра D можно найти из соотношения D = У6(т0 + ti)*
Подставляя сюда найденные значения параметров, получим D= 1,75*10"5 см^с,
что находится в хорошем согласии с экспериментальной величиной D3Kcn = 2-
КГ* cmVc/**
Детальные исследования спектров квазиупругого рассеяния нейтронов,
проведенные на монокристаллах ot-Agl [33], указывают на ярко выраженную
анизотропию движения ионов Ag+.
15.3, EXAFS-спектроскопия
В середине 70-х годов был разработан принципиально новый метод
структурного анализа, основанный на обработке протяженной тонкой
структуры, наблюдаемой в рентгеновских спектрах поглощения твердых тел*
Сокращенное название английского словосочетания '- Extended Jf-гау
