Отчет о научно-исследовательской работе «Разработка и исследование новых кристаллических, аморфных и наноструктурированных материалов для сцинтилляционных и люминесцентных преобразователей, сенсоров и других применений»
Электронная структура энергетических зон
жүктеу/скачать 4,61 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Электронная структура энергетических зон MgMoO 4
- Электронная структура энергетических зон ZnMoO 4
Электронная структура энергетических зон CdMoO4. В работе [95] были проведены расчеты плотности электронных состояний кристалла со структурным типом шеелита CdMoO4. Расчеты проводились LAPW - методом (методом плоских волн, линеаризованных по аргументу) в области энергий от -20 до 20 эВ. Было показано, что основные особенности валентной зоны и зоны проводимости вблизи краев запрещенной зоны определяются орбиталями MoO4 комплекса (см. рис. 4.2). Видно, что в валентной зоне доминируют состояния O 2p, которые существенно перекрываются с состояниями молибдена 4d, расположенными на дне зоны. В районе энергий 5.5 эВ находятся состояния кадмия Cd 4d, представляющие собой узкую полосу. Состояния кислорода O 2s появляются в области 16 эВ. Дно зоны проводимости в основном состоит из состояний молибдена 4d. Также там присутствуют состояния кадмия Cd 5s. В этой же работе экспериментально был получен рентгеновский фотоэмиссионный спектр CdMoO4 при комнатной температуре. Эти результаты позволяют оценить ширину валентной зоны, которая составляет около 6 эВ. Интенсивный пик при 8.5 эВ и небольшой пик при 19 эВ приписываются к остовным состояниям кадмия Cd 4d и кислорода O 2s соответственно. 
Рисунок 4.2 – Относительная электронная плотность состояний CdMoO4. Электронная структура энергетических зон MgMoO4. Электронные свойства MgMoO4 были исследованы в работе [96]. Проведен расчет плотности состояний валентной зоны из первых принципов теории функционалов плотности (DFT) с использованием программы CASTEP для β-MgMoO4. Показано, что структура валентной зоны β-MgMoO4 примерно такая же, что и у MoO3 (рис. 4.3). В чистом оксиде молибдена валентная зона формируется за счет сильной гибридизации орбиталей O 2p и Mo 4d. Кроме того, в результате проведения расчетов DFT для ряда соединений MeMoO4, где Me = Mg, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, было обнаружено, что Mo всегда имеет гораздо большую плотность d состояний в области дна зоны проводимости, чем второй металл, составляющий данный оксид. Таким образом, можно заключить, что состояния катиона магния не дают заметного вклада ни в формирование валентной зоны, ни в формирование дна зоны проводимости. 
Рисунок 4.3 – Интегральная плотность состояний для валентной зоны β-MgMoO4. Результаты были получены с использованием программы CASTEP (DFT-GGA) с базовым набором плоских волновых функций. Электронная структура энергетических зон ZnMoO4. Теоретические расчеты плотности электронных состояний для молибдата цинка на настоящее время не были проведены. Однако в работе [97] сделан ряд предположений по этому вопросу. Предположения основываются на анализе особенностей спектра отражения ZnMoO4, который представлен на рис. 4.4. 
Рисунок 4.4 – Спектр отражения кристалла ZnMoO4 при температуре 295К (сплошная линия) и 8К (пунктирная линия). Авторы приходят к мнению, что в верхней части валентной зоны кристалла ZnMoO4 преобладают 2p-состояния кислорода. В нижней же части зона находятся 4d-орбитали Mo, которые в тетрагональном поле кристалла расщепляются на две группы состояний с e и t – симметрией. Величина расщепления составляет около 2 эВ. Авторы предполагают, что в низкоэнергетической области две полосы (А) и (B) в спектре отражения ZnMoO4 относятся к электронным переходам из валентного 2p-состояния кислорода в несимметричные 4d-состояния молибдена. При более высоких энергиях предполагается участие в формировании спектра отражения электронных переходов с уровней второго катиона. Поэтому высокоэнергетическая полоса (С) появляется на 10,2 эВ благодаря переходам, включающим 3d-состояния цинка. Авторы склонны считать, что 3d-состояния цинка находятся на дне валентной зоны кристалла, хотя, по их мнению, они также могут находиться на верху зоны проводимости. Структура в высокоэнергетической зоне выше 12 эВ (D и E) предварительно может быть интерпретирована как переходы из валентной зоны на вышележащие незанятые уровни 5s и 5p молибдена
жүктеу/скачать 4,61 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|