Упругие, пьезоэлектрические и поляризационные свойства кристалла α-SrB4O7

Методом спектроскопии комбинационного рассеяния измерены частоты колебаний кристаллической решетки кристалла α-SrB4O7 в центре зоны Бриллюэна. В рамках метода функционала плотности вычислены частоты колебания решетки и плотность фононных состояний (рис. 1). В низкоэнергетическом спектре частот до 100 см-1 в собственных векторах колебаний смещаются преимущественно ионы стронция, а смещения ионов кислорода и бора пренебрежимо малы. В спектре колебаний выше 100 см-1 ситуация обратная. Сравнение экспериментальных и расчетных значений показывает удовлетворительное согласие.

Предложена гипотетическая центросимметричная парафаза с пространственной группой симметрии Pnmm, в которой ионы бора разупорядочены по двум равновероятным положениям равновесия в правильной бипирамиде BO5 (Рис. 2), для объяснения наблюдаемой в тетраборате стронция α-SrB4O7 доменной структуры. Предположение о гипотетической неполярной парафазе позволило вычислить в экспериментально наблюдаемой структуре спонтанную поляризацию, величина которой ~114 мкКл/см2 в несколько раз превышает величину поляризации в классическом сегнетоэлектрике типа BaTiO3.

advt_cph1.jpg

advt_cph2.jpg

Рис. 1. Вычисленные полная и частичные
плотности фононных состояний кристалла
α-SrB4O7 в полярной ромбической фазе.
Рис.2. Идеализированная структура кристалла α-SrB4O7:
а) в полярной фазе Pnm21, штрихованными линиями показан
пустой тетраэдр в бипирамиде;
б) два положения иона бора в неполярной фазе Pnmm.

 

Лаборатория кристаллофизики