兩種傳壓介質(zhì)下氟化鍶的高壓相變研究

【摘要】采用高壓拉曼實(shí)驗(yàn)技術(shù)和高壓同步輻射技術(shù)對(duì)氟化鍶的高壓相變及卸壓過(guò)程進(jìn)行研究.兩種傳壓介質(zhì)下的高壓拉曼和高壓同步輻射實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,氟化鍶在5~6 GPa會(huì)發(fā)生由立方相到正交相的結(jié)構(gòu)相變.在卸壓過(guò)程中相變具有較強(qiáng)的滯后性,這是由氟化鍶的自身屬性決定的,與實(shí)驗(yàn)選擇的傳壓介質(zhì)無(wú)關(guān).當(dāng)樣品卸至常壓后,當(dāng)氟化鍶內(nèi)部的殘余應(yīng)力完全釋放后其相變是可逆的.該結(jié)果為進(jìn)一步研究其它堿土金屬氟化物的高壓相變和物理性質(zhì)提供了重要的實(shí)驗(yàn)依據(jù).

0引言壓力可以改變物質(zhì)內(nèi)部分子、原子之間的距離,導(dǎo)致物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)的變化,從而引起宏觀上物理化學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變.大量的研究表明,當(dāng)壓力作用于物質(zhì)上可以產(chǎn)生高壓相變,出現(xiàn)了許多前所未聞的新現(xiàn)象、新性質(zhì)和新規(guī)律

[1-5].堿土金屬氟化物(MF2,M=Ca,Sr,Ba)在常壓下為立方螢石型晶體結(jié)構(gòu),布拉菲晶格為面心立方,空間群為Fm3m.MF2是良好的陰離子導(dǎo)體,晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且具有較高的對(duì)稱性,非常適合基礎(chǔ)科學(xué)研究,是進(jìn)行高壓結(jié)構(gòu)相變和物性研究極好的模型材料,人們對(duì)其體材料的高壓相變行為進(jìn)行了較多的理論和實(shí)驗(yàn)研究

[6-8].氟化鍶(SrF2)是重要的堿土金屬氟化物之一,具有能量聲子低、電離度高、電阻系數(shù)高、陰離子導(dǎo)電性好等物理特性,在發(fā)光器件、光學(xué)成像、生物標(biāo)記、陰離子導(dǎo)體等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用

[9-10].目前,對(duì)于SrF2的高壓研究報(bào)道較少,高壓實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算研究發(fā)現(xiàn)SrF2在高壓下會(huì)經(jīng)歷由立方相到正交相再到六角相的兩次結(jié)構(gòu)相變

[11-13].但是研究多集中于高壓相變序列及相變壓力點(diǎn),對(duì)SrF2的卸壓過(guò)程研究較少.早期的高壓拉曼光譜研究報(bào)道

[11],當(dāng)壓力降至1.4GPa時(shí),正交相的衍射峰全部消失,相變過(guò)程是可逆的.而Wang等實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明

[14],卸至常壓時(shí),相變是不完全可逆的.可見(jiàn),在SrF2卸壓后相變是否可逆還存在很大爭(zhēng)議,相變不可逆是SrF2材料的本質(zhì)屬性還是由于壓力環(huán)境導(dǎo)致了亞穩(wěn)態(tài)的高壓相得以保留,還需要進(jìn)一步的高壓實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.本文采用高壓拉曼實(shí)驗(yàn)技術(shù)和高壓同步輻射技術(shù)對(duì)SrF2進(jìn)行了高壓相變研究,采用不同的傳壓介質(zhì)研究SrF2在高壓下的相變過(guò)程,通過(guò)與前人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較,探討傳壓介質(zhì)對(duì)相變過(guò)程的影響及卸壓過(guò)程不可逆的本質(zhì)原因.1實(shí)驗(yàn)本實(shí)驗(yàn)中所用到的SrF2樣品是從AlfaAesar公司購(gòu)買(mǎi),純度為99.99%.

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