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利用拉曼散射分析固體物質(zhì)晶格能的振動特性

發(fā)布時間:2021-09-28 15:22:39 瀏覽量:4492 作者:Anna

摘要

非化學計量比的Nd[Mg0.5Sn0.5(1+x)]O3 (NMS侨赡,-0.04≤x≤+0.04)類型的樣品通過傳統(tǒng)的兩步固態(tài)燒結(jié)的方法來制備蓖租。詳細鑒定

了他們的晶體結(jié)構(gòu)、相組成羊壹、介電性質(zhì)和晶格振動特性蓖宦。具有單斜結(jié)構(gòu)的雙鈣鈦礦Nd(Mg0.5Sn0.5)O3作為主要的晶相已經(jīng)被識別出

來,并且當x<0時的純相也被獲得油猫。x=-0.02的樣品[Nd(Mg0.5Sn0.49)O3]顯示出了優(yōu)異的介電性能:εr=18.74, Q×f=47.979 GHz稠茂。

晶格能的振動性質(zhì)通過拉曼和紅外有源模塊光譜來鑒別。用四參數(shù)半量子模型測試了其本征特性情妖,表明低頻紅外模式對介電常數(shù)和介電

損耗的貢獻更大睬关。F2g(A)和F2g(B)的拉曼位移和介電常數(shù)呈負相關(guān),表明鍵長和介電常數(shù)呈正相關(guān)毡证。A1g(O)振動模式的半最大值的全

寬和介電損耗呈正相關(guān)电爹,和有序度(S)呈負相關(guān)。

正文


通常料睛,拉曼散射遠紅外反射光譜被用于測試固體物質(zhì)的晶格能的振動特性丐箩,可幫助我們從微觀的角度來分析其微觀特性,并且在固

有屬性和結(jié)構(gòu)-性質(zhì)規(guī)則方面提供更多的創(chuàng)新視角秦效。拉曼光譜通過使用XperRam Compact(Nanobase光譜儀在室溫下進行測試雏蛮,

所用激發(fā)光源為633nm。NMS陶瓷晶體的拉曼散射光譜如圖1所示阱州,圖1(a)所示樣品的拉曼峰都很相似挑秉,基線都很平坦,并且振動

峰都很尖銳苔货。根據(jù)群論分析結(jié)果犀概,空間群為P21/n的晶體應(yīng)該有24個拉曼有源振動模式(12Ag+12Bg)立哑。然而,在實際的拉曼峰中姻灶,

只有12個峰被檢測到铛绰,這是因為拉曼有源峰的疊加以及設(shè)備分辨率的影響。在100-270cm-1位置處产喉,主要是由于A-位點陽離子

(Nd3+)的振動捂掰。在270-460cm-1位置處,F(xiàn)2g(B)振動模式代表B-位點1:1的有序相曾沈。然而这嚣,振動模式11和12屬于氧原子振動。當

x≥0時塞俱,在530cm-1附近出現(xiàn)一個新的拉曼峰并且強度隨著Sn4+離子含量的增加而增加姐帚,此峰可能和第二相位的形成相關(guān)。660cm-1

處的12峰被指認為A1g(O)的振動模式障涯,符合氧八面體的對稱吸收罐旗。除此之外,A1g(O)振動模式的FWHM主要依靠于B-位置陽離子的

有序度唯蝶。


為了進一步觀察拉曼峰這種明顯的變化九秀,每個峰的局部變換如圖1(b)-(d)所示。如圖1(e)所示為了準確的分析振動模式粘我,在

LabSpec軟件中對峰進行擬合操作颤霎。代表性的峰的相關(guān)波數(shù)/FWHM參數(shù)在表1中給出,Lorentz擬合后的第1模和第9模的拉曼位移以

及12模的FWHM最小值為x=-0.02涂滴。


圖1. (a)為NMS陶瓷晶體的拉曼光譜友酱;(b)-(d)為陶瓷晶體的局部放大拉曼光譜;(e)Nd(Mg0.5Sn0.49)O3(x=-0.02)陶瓷

晶體拉曼光譜的擬合曲線柔纵。


表1. 拉曼光譜的Lorentz擬合得到的頻率/FWHM參數(shù)


相關(guān)文獻:Feng Shi, En-Cai Xiao, etc. lattice vibrational characteristics and structures properties relationships of non stoichiometric Nd[Mg0.5Sn0.5(1+x) ]O3 ceramics[J]. Applied Physics A, 2020, 835: 3-14.


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