Особливості комбінаційного розсіяння світла в гіротропних кристалах тетрагональної сингонії

В загальному випадку залежність розщеплення E-дублетів  від | q | в спектрах одновісних гіротропних кристалів не є пряма, що проходить через нуль. Це пов’язано з тим, що в спостережуване розщеплення полярних E-мод в одновісних гіротропних кристалах крім ПД може давати внесок і кулонівська взаємодія. Але, як показано в роботі, характер розщеплення дублета 122 см-1 не виявляє спектроскопічних ознак, характерних для LO-TO взаємодії. Тому ми дослідили залежність розщеплення цього дублета для двох крайніх випадків: q  с, коли розщеплення Е-дублета, що проявляє ЦД КРС, повністю спричинене ПД, а внесок LO-TO взаємодії нульовий, та qc, коли внесок LO-TO взаємодії максимально можливий, а внесок ПД визначається величиною компоненти G псевдотензора гірації в напрямку, перпендикулярному оптичній осі кристала.

Величина розщеплення Е-дублета 122 см-1 в геометрії q  с зростає при збільшенні q, але залежність нелінійна і не прямує до нуля, що суперечить моделі ізольованої полярної моди. Цей факт, а також те, що залежності в геометріях qc,  (q, c) = /4 та q  с мають однаковий характер, наводять на думку, що крім ПД та LO-TO взаємодії на величину розщеплення Е-дублета суттєво впливає ще один фактор. В теоретичних розрахунках залежності розщеплення від довжини хвильового вектора фонона робилося припущення, що полярна мода, що розглядається, достатньо віддалена по частоті від інших мод, оскільки вплив близької моди призводить до збурення ходу дисперсійних кривих невироджених коливань та відмітної, в порівнянні з іншими модами, залежності. Така мода в спектрі КРС TeO2 з частотою 127, 5 см-1, що практично співпадає з частотою високочастотної компоненти Е-дублета (126, 5 см-1), була вперше виявлена в цій роботі. Найкраще вона спостерігається в спектрі КРС при механічному навантаженні вздовж осі Х в геометрії z (xx+xy) y. В точках зразка з різною величиною механічного навантаження, яке контролювалося по коноскопічній картині, інтенсивність нової лінії різна.

На основі аналізу поведінки інтенсивностей ліній різних типів симетрії при зміні поляризаційної геометрії розсіяння в роботі показано, що нова лінія відноситься до типу В1.

В п’ятому розділі розглядаються особливості КРС в тетрагональних кристалах при ізотопічному заміщенні та в зовнішніх електричних полях.

Досліджено спектри КРС ізотопно чистих гіротропних кристалів 64ZnP2 та 114CdP2 з метою уточнення існуючих уявлень щодо динаміки кристалічної гратки цих кристалів, а також вивчення впливу ізотопного заміщення на прояви просторової дисперсії в динаміці гратки

Зареєстровані зсуви ліній КРС в ZnP2 та CdP2 мають протилежні знаки у відповідності з тим, що 64Zn є найлегший ізотоп, а 114Cd один з найважчих. Наявність зсуву вказує, що атом металу бере участь в формуванні даної моди, а величина зсуву відбиває певною мірою відносний внесок цього атома в енергію відповідної моди. Високочастотні лінії не виявляють ізотопічних зсувів, тобто внесок атомів металу в формування високочастотних мод кристалів ZnP2 та CdP2 практично відсутній. Це підтверджує висунуті раніше припущення про те, що ці лінії зумовлені виключно коливаннями атомів фосфору. Найбільші зсуви спостерігаються для ліній коливальних мод в області 100 см-1, що вказує на найбільшу участь атомів металу в формування цих мод.

На Рис. 8 наведено величини відносних зсувів для всіх ліній КРС моноізотопних кристалів 64ZnP2 та 114CdP2, що спостерігалися в спектрах КРС різних геометрій. Суцільні горизонтальні прямі на цих графіках відповідають максимально можливим відносним зсувам, якщо рухаються лише атоми металу, а пунктирні прямі – максимально можливим відносним зсувам, якщо рухаються цілі формульні одиниці. Жоден із зареєстрованих зсувів не перевищує обчислені вище граничні величини, можливі для рухів атомів металу, але для ряду ліній в спектрах КРС 64ZnP2 та 114CdP2 відносна величина зсуву наближається до них. Це лінії поблизу 105. 5, 109. 4 та 129. 2 см-1 в спектрах 64ZnP2 та поблизу 73. 9, 90 см-1 в спектрах 114CdP2. Таким чином, можна вважати, що в рухах гратки з такими власними частотами беруть участь переважно атоми металу.

Порівняння положення ліній в різних геометріях для моноізотопних і природних зразків дає експериментальне підтвердження неелементарності ряду ліній КРС, як і припускалося раніше. Вона виявилась в різній величині зсувів ліній, що відповідають різним модам гратки завдяки різному ступеню участі атомів металу в цих модах. Найбільш яскравим прикладом є поведінка коливальних мод з частотами близькими до 129 см-1 в дифосфіді цинку. В спектрі зразка NaturZnP2 спостерігається один пік з доволі симетричним контуром з півшириною 1. 6 см-1 і максимумом при 129. 2 см-1 (Рис. 9). У спектрі КРС моноізотопного зразка 64ZnP2 спостерігається два піки з частотами 128. 4 та 130. 5 см-1 і напівширинами 1. 6 см-1 та 1. 4 см-1. Цей факт може бути пояснений тим, що ступінь участі атомів металу в різних модах, власні частоти яких співпадали в NaturZnP2, є різна і заміна усередненої по природній суміші ізотопів маси атома цинку MN = 65. 4 масою ізотопу MI = 64 при незмінних силових константах по-різному відбивається на власних частотах цих мод,