Статья: Низкочастотные колебательные моды в суперионном проводнике CU2-*SE

(Комментарий: обычно спектры частот когерентно рассеивающих материалов вычисляются усреднением (сложением) спектров, измеренных на различных углах рассеяния. При этом, чем больше область обратной решетки в шаровом слое с радиусами Qmin и Qmax, тем лучше усреднение так называемых когерентных эффектов. Поэтому для получения спектра частот Cu2Se и Cu1.75Se вообще-то надо сложить спектры, измеренные на всех углах. Однако в нашем случае представляется целесообразным приводить спектры для двух групп детекторов отдельно, поскольку мы анализируем именно локализованные моды, чья интенсивность зависит от угла рассеяния, и их просто плохо видно на больших углах). Видно, что при вычислении спектров частот, когда элиминируются факторы экспериментального метода и получается частотное распределение, происходит сильная модификация исходных времяпролетных спектров и низкочастотные моды уже не проявляются так ярко. как на рис. 1, 2. Тем не менее эти пики наблюдаются в спектрах частот в виде отдельного максимума при e~3.5 мэВ в Cu2Se (рис. 3а) и практически сливающегося с максимумом акустических мод решетки при e~4 мэВ в Cu1.75Se (рис. 4а).

Пики в спектрах при e~12 и 24 мэВ очевидно соответствуют акустическим и оптическим колебаниям решетки селенида меди. Граница спектра, по-видимому, составляет около 30 мэВ, а конечная плотность состояний при e>30 мэВ связана, вероятно, с многофононным рассеянием, хотя не исключена возможность наличия оптической моды при e~35 мэВ. В частности, в спектре частот PbF2 наблюдаются пики при 15, 25 и 38 мэВ, причем интенсивность пика при 38 мэВ значительно меньше, чем других [5]. Точно подтвердить наличие такой моды в селениде меди могут измерения дисперсионных кривых.

Для определения параметров пиков локализованных колебаний низкочастотная часть спектра аппроксимировалась функцией, представляющей собой сумму спектра акустических мод (пропорционален e2 при низких частотах и функции Лоренца):

(2).

Результаты подгонки методом наименьших квадратов показаны на рис. 5 для спектров частот Cu2Se и Cu1.75Se, измеренных на углах рассеяния 2J1=71, 76, 81, 86, 91°, где локализованные колебания проявляются сильнее. Параметры пиков приведены в таблице.

Таблица. Параметры пиков локализованных колебаний

Состав	Амплитуда (A2)	Положение (e0)	Ширина (w)
Cu2Se	49±8	3.56±0.08	2.1±0.3
Cu1.75 Se	67±14	4.07±0.08	2.4±0.2

Рис. 5. Спектры частот Cu1.75Se (a) и

Cu2Se (b), измеренных на углах рассеяния

= 71°, 76°, 81°, 86°, 91°.

Как видно из приведенных данных, амплитуды пиков в Cu2Se и Cu1.75Se равны в пределах экспериментальных ошибок. Доля этих мод составляет 5-7 % от числа всех колебательных мод (спектры нормировались на 1, граничную частоту спектра считали равной 32 мэВ). Энергия и ширина локального пика выше в Cu1.75Se, который при комнатной температуре имеет структуру высокотемпературной a-фазы.

Выводы

Как следует из результатов исследований, отклонение от стехиометрии приводит к уширению и росту интенсивности локализированной моды. Эти результаты находятся в полном согласии с результатами исследований Cu2Se и Cu1,75Se методами ЯМР при комнатной температуре [2]. Сужение спектра ЯМР, вызванное диффузионным движением резонирующих ядер, наблюдается уже при комнатной температуре для Cu2-dSe. При переходе к образцам состава Cu1,75Se изменяется форма линий спектра, и линии становятся уже. Это свидетельствует о том, что ионы меди в Cu1,75Se более подвижны, чем в Cu2Se.

Отклонение от стехиометрии в Cu2Se приводит к тем же эффектам, что и повышение температуры в CuJ: при переходе в суперионную фазу происходит уширение и рост локализованной моды [6].

В этой работе отмечается, что именно увеличение локализованной моды может быть связано с ионной проводимостью. Ширина моды отражает ангармоничность колебаний.

Список литературы

Sakuma T. Bulletin of Electrochemistry. 11 (1995) 57.

Neutron experimental facilities for condensed matter investigations at FLNP JINR. User Guide. JINR. Dobna, 1997. Ð. 25.

Sakuma T., Shibata K. J. Phys. Soc. Japan. 58 (1989) 3061.

Dickens M.N., Hutchings M.T. J. Phys. C. 11 (1978) 461.

Sakuma T.,. Shibata K, Hoshino S. Solid State Ionics. 40/41 (1990) 337.