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基于第一性原理计算的铁电材料BaTiO3相关振动光谱指认
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O649[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]北京大学物理学院,北京100871, [2]北京大学化学与分子工程学院,稀土材料化学及应用国家重点实验室,北京100871, [3]陕西师范大学化学化工学院,陕西省大分子科学重点实验室,西安710119, [4]中国科技大学,国家同步辐射实验室,合肥230029
  • 相关基金:国家自然科学基金(21071009,21371015)资助项目
中文摘要:

通过固相反应烧结法在1400°C下烧结4 h合成了Ba Ti O3陶瓷,并用X衍射确定了其为四方晶系.进行了拉曼谱和红外谱的测量,并采用洛仑兹函数以及四参数方法分别对上述光谱进行了拟合.基于第一性原理的计算,并考虑了横模纵模劈裂,对拉曼和红外光谱进行了指认.为了更好地分析振动模式,所有振动模用群论的对称坐标进行了分解.在12个光学模中,仅具有拉曼活性的B1模式是O4和O5沿着z轴的相对运动.A1模式和E1软模式是从立方Ba Ti O3相的F1u模式劈裂出来的,对于四方相Ba Ti O3的铁电性有着重要作用,其体现在A1(1)模式造成了铁电z轴的极化,E1模式导致了大介电常数.这两个模式都可以看成是Ti原子相对于O6八面体笼子沿着z轴或者是xy平面的振动.

英文摘要:

A BaTiO3 ceramic was synthesized using a conventional solid-state reaction, and sintered at 1400 ℃ for 4 h. The pure tetragonal phase was confirmed by Rietveld refinement of the X-ray diffraction data. The Raman spectrum and the far infrared (FIR) reflective spectrum were obtained and analyzed using Lorentz fitting and the four-parameter semi-quantum model fitting, respectively. The Raman and FIR spectra were assigned based on first-principles calculations, and consideration of the splitting of the transverse optical modes and longitudinal optical modes. All the vibrational modes were represented by linear combinations of the symmetry coordinates deduced by group theory analysis. Among the 12 optical modes, the Raman-active-only mode, B,, can be viewed as the wing-flapping vibration of the 04-05 plane perpendicular to the z-axis in the O6 octahedron. The A1(1) mode and the E(1) soft mode are split by the triply degenerate F1u mode of cubic BaTiO3,resulting in the ferroelectric property of tetragonal BaTiO3. The appearance of the A1(1) mode leads to crystal polarization along the z-axis and the E(1) mode causes the large permittivity. These two modes can be described as vibration of the Ti atom against the OB octahedral cage along the z-axis [A1(1)] and on the xy-plane [E(1)].

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781