Термічне розширення орторомбічних перовськітів RGaO3 (R=La-Gd)

Abstract

Методом статичної мінімізації енергії комірки, побудованої з парних взаємодій та на основі квазігармонійного наближення, реалізованого в програмному коді GULP, досліджені та передбачені діелектричні властивості, густина матеріалу р , модулі стиску К та зсуву G , температура Дебая 6D, теплоємність &, параметр Грюнайзена у та коефіцієнт термічного розширення а для перовськітів (R=La-Gd) включно з PmGaOj. З аналізу загальної фононної густини станів та її проекцій встановлено, що RGaOj (R=La, Се, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd) подібно до Ndo/jsSmiusGaOj та MgSiOj не є дебаївськими кристалами. Рідкісноземельний атом, галій та кисень домінують у різних частотних діапазонах фононного спектра. Зі зростанням атомного номера R3 діапазон домінування зміщується в низькочастотну область фононного спектра, що зумовлює спадання коефіцієнта термічного розширення в ряді LaGaOj - GdGaOj. Встановлено, що RGaOj (R=La-Gd) та їх тверді розчини з середнім іонним радіусом R3+ (КЧ=9 в шкалі Шеннона) меншим за ~1.177 А можуть бути синтезовані без двійникіа 3 іншого боку, для галатів РЗЕ з середнім іонним радіусом R3+, меншим за ~1.156 А, зростає ймовірність наявності інших фаз. The dielectric properties, the density of material р , the bulk К and shear G modules, the Debye temperature 6D, the heat capacity &, the Gruneisen parameter у and the thermal expansion coefficient a of RGaOj (R=La-Gd) incl. PmGaOj were investigated using the quasiharmonic lattice dynamics based on the free lattice energy minimisation constrained on derived pairwise interactions using the GULP code. By studying the total phonon density of states (DOS) and its projections onto atomic species it was concluded that RGaQ? (R=La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd) similarly to до Ndo.TsSmojsGaOj and MgSi03 cannot be considered as a good Debye-like solids. The rare earth, gallium and oxygen atoms dominate in different frequency regions of the phonon spectrum. With increasing of the R34" atomic number the R3+ contribution region to the total DOS has been shifted to the low-frequency part causes the decreasing of the thermal expansion coefficient in the series LaGaQ? - GdGaOj.lt was concluded that RGaOj (R=La-Gd) and its solid solutions with average R3+ ionic radii in Shannon’s 9-fold coordination number scale smaller ~1.177 A could be synthesized without micro-twins. But from other side, for compounds with average R34^ ionic radii smaller ~1.156 A the presence of the foreign phases is probably.