Исследование структурных и электронных свойств SmGaGe2O7 методами из первых принципов

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Впервые исследованы кристаллическая структура и электронное строение самарий-галлиевого дигерманата SmGaGe2O7 квантово-механическими методами из первых принципов. Полученные в рамках обобщенного градиентного приближения параметры решетки и позиции ионов в ней согласуются с экспериментальными данными. Установлено, что материал является непрямозонным полупроводником с шириной запрещенной зоны 2.45 эВ. Валентная зона сформирована p-состояниями атомов кислорода с незначительным вкладом других состояний остальных атомов. Зона проводимости сформирована s- и p-состояниями атомов галлия и германия с небольшим вкладом p-состояний атомов кислорода, а также d-состояний атомов самария, проявляющихся на высоте от ≈1 эВ от дна зоны. Показано существование носителей заряда с различающимися эффективными массами.

Авторлар туралы

А. Баглов

Белорусский государственный университет; Белорусский государственный университет информатики
и радиоэлектроники

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: neorganmat@igic.ras.ru
Беларусь, 220030, Минск, пр. Независимости, 4; Беларусь, 220013, Минск, ул. П. Бровки, 6

Л. Хорошко

Белорусский государственный университет; Белорусский государственный университет информатики
и радиоэлектроники

Email: neorganmat@igic.ras.ru
Беларусь, 220030, Минск, пр. Независимости, 4; Беларусь, 220013, Минск, ул. П. Бровки, 6

Әдебиет тізімі

  1. Шахно И.В., Шевцова З.Н., Федоров П.И., Коровин С.С. Химия и технология редких и рассеянных элементов (в 3-х частях). Ч. 2. М.: Высш. школа, 1976. 360 с.
  2. Juarez-Arellano E.A., Bucio L., Ruvalcaba J.L., Moreno-Tovar R., Garcia-Robledo J.F., Orozco E. The Crystal Structure of InYGe2O7 Germanate // Cryst. Mater. 2002. V. 217. № 5. P. 201–204. https://doi.org/10.1524/zkri.217.5.201.20636
  3. Juarez-Arellano E.A., Rosales I., Bucio L., Orozco E. In1.08Gd0.92Ge2O7: a New Member of the Thortveitite Family // Acta Crystallogr., Sect. C. 2002. V. C58. P. i135–i137. https://doi.org/10.1107/S0108270102013343
  4. Chang Y.-S., Lin H.-J., Chai Y.-L., Li Y.-C. Preparation and Luminescent Properties of Europium-Activated YInGe2O7 Phosphors // J. Alloys Compd. 2008. V. 460. № 1–2. P. 421–425. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.05.060
  5. Juarez-Arellano E.A., Campa-Molina J., Ulloa-Godinez S., Bucio L., Orozco E. Crystallochemistry of Thortveitite-Like and Thortveitite-Type Compounds // MRS Proc. 2005. V. 848. P. FF6.15.1–FF.6.15.8. https://doi.org/10.1557/PROC-848-FF6.15
  6. Juarez-Arellano E.A., Rosales I., Oliver A., Ruvalcaba J. L., Carbonio R.E., Bucio L., Orozco E. In1.06Ho0.94Ge2O7: a Thortveitite-Type Compound // Acta Crystallogr., Sect. C. 2004. V. C60. P. i14–i16. https://doi.org/10.1107/S0108270103029056
  7. Gaewdang T., Chaminade J.P., Gravereau P., Garcia A., Fouassier C., Pouchard M., Hagenmuller P., Jacquier B. Structural Investigations and Luminescence of In2Ge2O7 and In2Si2O7 // J. Inorg. Gen. Chem. 1994. V. 620. № 11. P. 1965–1970. https://doi.org/10.1002/zaac.19946201121
  8. Juarez-Arellano E.A., Bucio L., Hernandez J.A., Camarillo E., Carbonio R.E., Orozco E. Synthesis, Crystal Structure, and Preliminary Study of Luminescent Properties of InTbGe2O7 // J. Solid State Chem. 2003. V. 170. P. 418–423. https://doi.org/10.1016/S0022-4596(02)00134-2
  9. Казей З.А., Куянов И.А., Левитин P.З., Маркосян А.С., Милль Б.В., Рейман С.И., Снегирев В.В., Тамазян С.А. Упорядочение железной и редкоземельной магнитных подсистем и метамагнитные переходы в соединениях RFeGe2O7 (R = Tb – Yb; Y) // Физика твердого тела. 1989. Т. 31. № 2. С. 105–111.
  10. Cascales C., Fernandez-Diaz M.T., Monge M.A., Bucio L. Crystal Structure and Low-Temperature Magnetic Ordering in Rare Earth Iron Germanates RFeGe2O7, R = Y, Pr, Dy, Tm, and Yb // Chem. Mater. 2002. V. 14. № 5. P. 1995–2003. https://doi.org/10.1021/cm0111332
  11. Милль Б.В., Казей З.А., Рейман С.И., Тамазян С.А., Хамдамов Ф.Д., Быкова Л.Ю. Магнитные и мёссбауэровские исследования новых антиферромагнитных соединений RFeGe2O7 (R = La – Gd) // Вестн. МГУ. Сер. 3. Физика. Астрономия. 1987. Т. 28. № 4. С. 95–98.
  12. Bucio L., Cascales C., Alonso J.A., Rasines I. Neutron Diffraction Refinement and Characterization of FeRGe2O7 (R = La, Pr, Nd, Gd) // J. Phys.: Condens. Matter. 1996. V. 8. P. 2641–2653. https://doi.org/10.1088/0953-8984/8/15/013
  13. Shih H.R., Chang Y.S. Structure and Photoluminescence Properties of Sm3+ Ion-doped YInGe2O7 Phosphor // Materials. 2017. V. 10. № 7. P. 779-1–779-9. https://doi.org/10.3390/ma10070779
  14. Yang R.Y., Chen H.Y., Hsiung C.M., Chang S.J. Crystalline Morphology and Photoluminescent Properties of YInGe2O7: Eu3+ Phosphors Prepared from Microwave and Conventional Sintering // Ceram. Int. 2011. V. 37. № 3. P. 749–752. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2010.10.001
  15. Dai P.L., Tsai B.S., Tsai Y.Y., Chen H.L., Fang T.H., Liao K.H. Synthesis and Luminescence Properties of YInGe2O7 Phosphors Activated by Dysprosium Ions // Opt. Mater. 2009. V. 32. № 2. P. 392–397. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2009.09.011
  16. Lin H.J., Chang Y.S. Blue-Emitting Phosphor of YInGe2O7 Doped with Tm3+ Ions // Electrochem. Solid-State Lett. 2007. V. 10. № 7. P. J79–J82. https://doi.org/10.1149/1.2732076
  17. Teoh L.G., Tsai M.T., Chang Y.C., Chang Y.S. Photoluminescence Properties of Pr3+ Ion-doped YInGe2O7 Phosphor Under an Ultraviolet Irradiation // Ceram. Int. 2018. V. 44. № 3. P. 2656–2660. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.10.163
  18. Tsai Y.Y., Chen H.L., Chai Y.L., Chang Y.S. Photoluminescence Properties of Bi3+-Doped YInGe2O7 Phosphors Under an Ultraviolet Irradiation // Opt. Mater. 2013. V. 35. № 3. P. 317–321. https://doi.org/10.1016/j.optmat.2012.07.010
  19. Дрокина Т.В., Петраковский Г.А., Великанов Д.А., Молокеев М.С. Особенности магнитного упорядочения в соединении SmFeGe2O7 // Физика твердого тела. 2014. Т. 56. № 6. С. 1088–1092.
  20. Denisova L.T., Irtyugo L.A., Belousova N.V., Beletsky V.V., Denisov V.M., Kargin Yu.F. Heat Capacity and Thermodynamic Properties of Yb2Ge2O7 and Lu2Ge2O7 in the Range of 350 – 1000 K // Appl. Solid State Chem. 2018. № 4. P. 44–49. https://doi.org/10.18572/2619-0141-2018-4-5-44-49
  21. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Высокотемпературная теплоемкость германатов Pr2Ge2O7 и Nd2Ge2O7 в области 350–1000 K // Физика твердого тела. 2018. Т. 60. № 3. С. 618–622.
  22. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белоусова Н.В., Белецкий В.В., Денисов В.М. Синтез и исследование высокотемпературной теплоемкости Dy2Ge2O7 и Ho2Ge2O7 // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 4. С. 382–386. https://doi.org/10.7868/S0002337X18040073
  23. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Иртюго Л.А., Белоусова Н.В., Белецкий В.В., Денисов В.М. Теплоемкость In2Ge2O7 и YInGe2O7 в области температур 320–1000 K // Неорган. материалы. 2018. Т. 54. № 12. С. 1315–1319. https://doi.org/10.1134/S0002337X18120023
  24. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Денисов В.М. Синтез и исследование высокотемпературной теплоемкости Y2Ge2O7 // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. № 3. С. 338–340. https://doi.org/10.7868/S0044457X1803011X
  25. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Теплоемкость твердых растворов системы Er2Ge2O7 – Er2Sn2O7 в области 350–1000 K // Физика твердого тела. 2019. Т. 61. № 4. С. 660–663.
  26. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Белоусова Н.В., Иртюго Л.А., Денисов В.М., Белецкий В.В. Теплоемкость германатов редкоземельных элементов R2Ge2O7 (R = Pr–Lu, Y) // Неорган. материалы. 2019. Т. 55. № 9. С. 1007–1013. https://doi.org/10.1134/S0002337X19090021
  27. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Белоусова Н.В., Белецкий В.В., Денисов В.М. Высокотемпературная теплоемкость и термодинамические свойства Tm2Ge2O7 и TmInGe2O7 в области 350–1000 K // Журн. физ. химии. 2019. Т. 93. № 3. С. 476–479. https://doi.org/10.1134/S004445371903004X
  28. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Теплоемкость и термодинамические функции германатов DyInGe2O7 и HoInGe2O7 в области 350–1000 K // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 9. С. 980–983. https://doi.org/10.1134/S0044457X19090071
  29. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Иртюго Л.А., Белоусова Н.В., Белецкий В.В., Денисов В.М. Синтез и исследование термодинамических свойств германата Tb2Ge2O7 // Журн. неорган. химии. 2019. Т. 64. № 7. С. 731–735. https://doi.org/10.1134/S0044457X19070055
  30. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Структура и термодинамические свойства SmGaGe2O7 // Физика твердого тела. 2020. Т. 62. № 2. С. 332–335.
  31. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Каргин Ю.Ф., Денисов В.М. Синтез, структура и теплофизические свойства EuGaGe2O7 // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 8. С. 901–905. https://doi.org/10.31857/S0002337X20080047
  32. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Высокотемпературная теплоемкость германатов PrFeGe2O7 и NdFeGe2O7 в области 350–1000 К // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 7. С. 796–800. https://doi.org/10.31857/S0002337X20070040
  33. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Синтез и исследование высокотемпературной теплоемкости германатов YbInGe2O7 и LuInGe2O7 в области 350–1000 K // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 2. С. 160–164. https://doi.org/10.31857/S0002337X20020049
  34. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Теплоемкость и термодинамические свойства Gd2Ge2O7 в области 350–1000 K // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 1. С. 65–68. https://doi.org/10.31857/S0002337X20010030
  35. Денисова Л.Т., Иртюго Л.А., Каргин Ю.Ф., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Синтез и высокотемпературные термодинамические свойства InFeGe2O7 и GdFeGe2O7 // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 7. С. 867–871. https://doi.org/10.31857/S0044457X20070041
  36. Денисова Л.Т., Каргин Ю.Ф., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Белоусова Н.В., Денисов В.М. Синтез, структура и теплофизические свойства германата NdGaGe2O7 // Журн. неорган. химии. 2020. Т. 65. № 5. С. 581–585. https://doi.org/10.31857/S0044457X20050074
  37. Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Крылова А.С., Александровский А.С., Иртюго Л.А., Белецкий В.В., Денисов В.М. Синтез, кристаллическая структура, люминесценция и теплофизические свойства TbGaGe2O7 // Физика твердого тела. 2021. Т. 63. № 1. С. 76–79.
  38. Иртюго Л.А., Денисова Л.Т., Молокеев М.С., Денисов В.М., Александровский А.С., Белецкий В.В., Сивкова Е.Ю. Синтез, кристаллическая структура, оптические и термодинамические свойства PrAlGe2O7 // Журн. физ. химии. 2021. Т. 95. № 8. С. 1165–1170. https://doi.org/10.31857/S0044453721080124
  39. Ozaki T. Variationally Optimized Atomic Orbitals for Large-Scale Electronic Structures // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2003. V. 67. № 15. P. 155108-1–155108-5. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.155108
  40. Ozaki T., Kino H. Numerical Atomic Basis Orbitals from H to Kr // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2004. V. 69. № 19. P. 195113-1–195113-19. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.195113
  41. Ozaki T., Kino H. Efficient Projector Expansion for the Ab Initio LCAO Method // Phys. Rev. B: Condens. Matter. 2005. V. 72. № 4. P. 045121-1–045121-8. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.045121
  42. Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. № 18. P. 3865–3868. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.77.3865

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу
2.

Жүктеу (1020KB)
Метадеректер
3.

Жүктеу (869KB)
Метадеректер
4.

Жүктеу (573KB)
Метадеректер

© А.В. Баглов, Л.С. Хорошко, 2023

Осы сайт cookie-файлдарды пайдаланады

Біздің сайтты пайдалануды жалғастыра отырып, сіз сайттың дұрыс жұмыс істеуін қамтамасыз ететін cookie файлдарын өңдеуге келісім бересіз.< / br>< / br>cookie файлдары туралы< / a>