Щепанський П. А. Особливості зонної структури та оптичні характеристики кристалів групи ABSO4 (де A, B = Li, Na, K, NH4) з ізотропною точкою

Робота присвячена першопринципним розрахункам зонно-енергетичної структури та густини електронних станів, а також експериментальному та теоретичному дослідженню дисперсійних залежностей рефрактивних параметрів діелектричних кристалів літій-натрій сульфату та твердого розчину калій-амоній сульфату, їх змінам під впливом зовнішніх полів і внаслідок часткового та повного катіонного заміщення. Синтезовано та досліджено методом Х-променевої дифракції структуру кристалів LiNaSO4 та K1,75(NH4)0,25SO4. Проведено аналіз структурних даних в рамках наближення другого координаційного оточення та встановлено особливості впливу часткового та повного катіонного заміщення на координаційне оточення аніонів. Вперше досліджено дисперсійні залежності показників заломлення n(λ) кристалів LiNaSO4 та K1,75(NH4)0,25SO4. Порівняння оптичних властивостей ізоморфних кристалів показало, що повне катіонне заміщення K+ → Na+ не змінює характеру дисперсійних залежностей показників заломлення кристалів, а тільки призводить до значного зростання двопроменезаломлення. Часткове ізоморфне заміщення K+ → (NH4)+ (12,5%) спричиняє появу в K1,75[NH4]0,25SO4 нової ізотропної точки за кімнатної температури у близькій ІЧ ділянці спектра (λІТ ≈ 1350 нм). Досліджено вплив температури та тиску на двопроменезаломлення кристалів. Виявлено дві нові ІТ в K1,75(NH4)0,25SO4, які зміщені порівняно з відповідними для чистого сульфату калію в бік нижчих температур. З використанням теорії функціонала густини проведено розрахунки зонно-енергетичної структури кристалів LiNaSO4 та K1,75(NH4)0,25SO4 та визначено повну та парціальну густини електронних станів. Досліджено вплив катіонного заміщення на електронні параметри кристалів групи ABSO4. Розраховано теоретичні спектри показників заломлення та коефіцієнтів екстинкції кристалів LiNaSO4 та K1,75(NH4)0,25SO4 та проведено їх порівняння з експериментально отриманими параметрами кристалів. Проведено кореляційний аналіз рефрактивних, електронних та структурних параметрів кристалів групи ABSO4. Зʼясовано, що зі зростанням значення густини кристала усереднене значення показника заломлення головно зростає, що зумовлено збільшенням іонного радіуса катіона заміщення.