Исследование сурьмасодержащих халькогенидов Ag5SbS4 и CuPbSbS3 методом ЯКР тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Орлова, Анна Юрьевна

• Орлова, Анна Юрьевна
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Орлова, Анна Юрьевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 СТРУКТУРА И ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ХАЛЬКОГЕНИДОВ

1.1. Кристаллохимические свойства халькогенидов

1.2. Стибнит 8Ь283

1.2.1. Кристаллическая структура стибнита 8Ьг83

1.2.2. Физические свойства стибнита при температурах выше 300 К

1.2.3. Метод ЯКР в исследовании стибнита 8Ь283

1.3. Прустит А§3Аз8з и пираргирит А§38Ь83

1.3.1. Кристаллическая структура А§3Аб83 и А§38Ь83

1.3.2. Физические свойства Ag3AsS3 и А§38Ь83

1.3.3. Метод ЯКР в исследовании прустита Ag3AsS3

1.3.4. Метод ЯКР в исследовании пираргирита Ag3SbS3

1.3.5. Высокотемпературные исследования А§3Аз83 и Ag3SbS3

1.4. Константы квадрупольной связи и параметр асимметрии тензора ГЭП 1218Ь в некоторых сурьмасодержащих халькогенидах

ГЛАВА 2 ОСНОВЫ ТЕОРИИ СПЕКТРОВ ЯКР И МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Основы теории ЯКР

2.2. Гамильтониан ядерного квадрупольного взаимодействия

2.3. Спектр ЯКР в случае спинов I = 5/2 и I = 7/2 и г| = 0

2.4. Спектр ЯКР в случае произвольного параметра асимметрии г| для спинов 5/2 и 7/2

2.5. Импульсный спектрометр ЯМР/ЯКР

2.6. Термометрия и криогенное оборудование

2.7. Приготовление образцов

2.8. Методика измерения спектров ЯКР

2.9. Методы измерения времени продольной и поперечной релаксации

ГЛАВА 3 СПИН-РЕШЕТОЧНАЯ РЕЛАКСАЦИЯ В МНОГОУРОВНЕВОЙ

СИСТЕМЕ

3.1. Спин-решеточная релаксация в многоуровневой системе: теоретическое описание

3.1.1. Расчет релаксационной функции для спин-решеточной релаксации в случае ЯКР

3.1.2. Релаксационные матрицы для однокватнового и двухквантового переходов

3.1.3. Вероятности релаксационных переходов в случае магнитного и квадрупольного механизмов релаксации

3.1.4. Решение матричного уравнения

3.2. Спин-решеточная релаксация в многоуровневой системе: расчетная часть

3.2.1. Релаксационные матрицы в случае ядерных спинов 1=5/2 и 1=7/2

3.2.2. Выбор начальных условий

3.2.3. Получение релаксационной функции

ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И СТРУКТУРЫ СТЕФАНИТА Ag5SbS4

4.1. Кристаллическая структура стефанита

4.2. Физические свойства стефанита

4.3. Метод ЯКР в исследовании стефанита Ag5SbS4

4.4.Объект исследования

4.5. Экспериментальное исследование Ag5SbS4

4.5.1. Спектр 121,1238Ь в стефаните Ай58Ь84

121

4.5.2. Температрурные зависимости частоты и ширины линии ЯКР ' БЬ

123

4.5.3. Главные компоненты и параметр асимметрии тензора ГЭП 8Ь и их зависимость от температуры

121

4.5.4. Продольная ядерная релаксации ' 8Ь в Ag5SbS4. Механизм релаксации

121

4.5.5. Скорость ядерной спин-решеточной релаксации ' БЬ в Ag5SbS4

4.6. Обсуждение результатов

4.6.1. Частота ЯКР и ГЭП

4.6.2. Ширина линий ЯКР

4.6.3. Природа низкотемпературных трансформаций

4.6.4. Флуктуации ГЭП и диффузия

ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛОХИМИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ И ЭЛЕКТРОННЫХ СВОЙСТВ БУРНОНИТА СиРЬ8Ь83

5.1. Состав и структура бурнонита СиРЬ8Ь8з

5.2. Физические свойства бурнонита СиРЬ8Ь8з

5.3. Метод ЯКР в исследовании бурнонита СиРЬ8Ь83

5.4. Объект исследования

5.5. Экспериментальное исследование бурнонита СиРЬ8Ь83

5.5.1. Спектр ЯКР ,211238Ь в бурноните

5.5.2. Симметрия комплексов 8Ь(А)83 и 8Ь(В)83

5.5.3. Распределение дефектов по данным ширины линии ЯКР

5.5.4. Температурная зависимость частоты ЯКР |211238Ь в СиРЬ8Ь83

191

5.5.5. Спин-решеточная релаксация ядер ' 8Ь в СиРЬ8Ь83

5.5.6. Поперечная релаксация в СиРЬ8Ь83

5.5.7. Оценки константы КССВ в СиРЬ8Ь83

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

БИБЛИОГРАФИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование сурьмасодержащих халькогенидов Ag5SbS4 и CuPbSbS3 методом ЯКР»

ВВЕДЕНИЕ

Соединения серы, селена и теллура носят общее название халькогенидов. В настоящее время исследования халькогенидов активно ведутся с привлечением различных методов. Это связано с большим многообразием их свойств, и как следствие, постоянно растущей областью их применения [1]. __ Многокомпонентные халькогениды обладают разнообразными полезными физическими свойствами: оптическими, электрическими, пьезо- и сегнетоэлектрическими, ионной проводимостью и др. Они известны как перспективные материалы для научных и прикладных целей. Примеры практического приложения этого класса соединений включают в себя фото- и термоэлектрические элементы, устройства фазовой памяти, детекторы рентгеновского излучения, высокоомные резисторы для криоэлектроники [1-3].

Кроме того, многие халькогенидные минералы являются основными составляющими рудных месторождений полезных ископаемых и используются в добывающей промышленности как источники экономически важных элементов, таких как Си, Аи, Ъп, В1 и др. Развитие экономики сопровождается неуклонным ростом потребления минерального сырья, в то же время доступные запасы уменьшаются. Например, сырье, извлекаемое из недр, в связи с добычей его на все более значительных глубинах в сложных условиях, сильно дорожает. Поэтому актуальной задачей для добывающей промышленности и геологоразведки становится максимально эффективное извлечение полезных элементов, что требует более совершенных методик поиска и диагностики минералов, а также обнаружения и изучения их тонких технологических свойств.

С точки зрения фундаментальной физики халькогениды также представляются интересным объектом для исследований. Во-первых, во многих соединениях данного типа (как природных, так и искусственно синтезированных) прослеживаются различные фазовые переходы (пьезо- и сегнетоэлектрические, переходы в сверхпроводящее состояние), переходы в

состояние с суперионной проводимостью [1, 4]. Во-вторых, важно заметить, что понимание химического строения и особенностей структурных составляющих данных соединений позволяет проектировать и создавать материалы с разнообразными заданными свойствами. К примеру, ширина запрещенной зоны в ряде соединений халькогенидов изменяется в диапазоне 02 эВ [5, 6], что открывает дорогу применению материалам, сделанным на основе халькогенидов, в качестве полупроводников.

Как видно, потенциал использования халькогенидов для возможных приложений весьма велик. Совокупность вышеизложенных фактов делает их интересным объектом для исследований, а всестороннее изучение их физических свойств и структурных особенностей - актуальной задачей для физики конденсированного состояния.

На сегодняшний день исследования халькогенидов проводятся различными методами. К основным и широко распространенным методам можно отнести рентгеноструктурный анализ, дифракцию нейтронов, электронную микроскопию, дифференциальный термический анализ, импедансную спектроскопию. Данные методы довольно эффективны и позволяют изучать макроскопические свойства твердых тел. Однако, часто бывает необходимо знание особенностей локальной структуры соединений и характера взаимодействий между элементами решетки в кристалле на микро- и наноуровне. Например, для обнаружения и идентификации сегнетоэлектрических фазовых переходов, которые носят характер слабых структурных превращений, требуются чувствительные методы, позволяющие регистрировать тонкие детали строения исследуемого вещества. Подобную, более детальную, информацию о кристаллической и электронной структуре в микромасштабе можно получить с помощью спектроскопии ядерного квадрупольного резонанса (ЯКР). Метод ЯКР зарекомендовал себя как один из наиболее надежных и информативных методов изучения локальной структуры твердых тел, поскольку он основан на явлении взаимодействия квадрупольного момента ядра-зонда с градиентом электрического кристаллического поля.

Высокая чувствительность ЯКР к локальному окружению позволяет использовать его для изучения тонких структурных особенностей природных минералов (степени искаженности координационных полиэдров, явления порядка-беспорядка, природы дефектов и их распределения в решетке), а также для исследования внутренней динамики в кристаллах, фазовых переходов [710]. Ярким примером является стибнит 8Ь283: именно метод ЯКР впервые показал существование фазовых переходов в 8Ь283, впоследствии идентифицированных как сегнетоэлектрические [11]. К достоинствам метода ЯКР следует отнести его неразрушающее воздействие на исследуемый объект изучения.

Актуальность работы

Данная диссертационная работа посвящена исследованию методом ЯКР на ядрах ' ЭЬ двух соединений: стефанита (Ag5SbS4) и бурнонита (СиРЬБЬЗз). Исследования ряда кристаллохимически родственных сурьмасодержащих халькогенидов (прустита А§3Аз83, пираргирита А§38Ь83, стибнита 8Ь283 и других) показывают, что соединения данного класса обладают разнообразными физическими свойствами (сегнетоэлектрические фазовые переходы, ионная проводимость, прозрачность в ИК области и пр.). Таким образом, исследование структурно-химических особенностей строения и внутренней динамики в недостаточно изученных ранее сурьмасодерщащих халькогенидах является актуальной задачей, позволяющей найти новые соединения, обладающие полезными для прикладных целей физическими свойствами. Использование для таких исследований метода ЯКР является перспективным.

Цель диссертационной работы состояла в экспериментальном исследовании особенностей кристаллической структуры и электронных свойств сурьмасодержащих халькогенидов с помощью метода ЯКР на ядрах сурьмы.

В качестве объектов исследования были выбраны следующие природные образцы (минералы) сурьмасодержащих халькогенидов:

1) трехкомпонентный халькогенид серебра - стефанит Ag5SbS4

2) четырехкомпонентный халькогенид меди - бурнонит СиРЬ8Ь83

На отдельных этапах выполнения работы были привлечены некоторые дополнительные методы: рентгеноструктурный анализ, электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), комбинационная (рамановская) спектроскопия.

Научная новизна

1. Методом ЯКР на ядрах сурьмы всесторонне исследована кристаллическая структура и динамика решетки в минерале стефанит А^58Ь84 в диапазоне температур 4,2 - 395 К.

1.1. По экспериментально исследованным температурным зависимостям спектроскопических параметров (частоты, ширины линии ЯКР сурьмы и параметра асимметрии ГЭП) выявлено существование структурного фазового перехода при температуре 140 К.

1.2. Показано, что температурная зависимость скорости спин-решеточной

рз

релаксации ядер сурьмы ' '' " 8Ь при Т>270 К описывается экспоненциальной зависимостью от температуры и объясняется диффузионным движением ионов серебра по кристаллу с энергией активации 0,29 эВ.

2. Методом ЯКР на ядрах сурьмы всесторонне исследована кристаллическая структура и особенности электронного строения минерала бурнонит СиРЬ8Ь83 в диапазоне температур 20 - 295 К.

2.1. Впервые было проведено соотнесение спектральных линий ЯКР 8Ь двум кристалл охимическим позициям атомов БЬ. Установлено, что координационные полиэдры, 8Ь(А)8з и 8Ь(В)8з, которые соответствуют двум неэквивалентным позициям сурьмы, имеют различную локальную симметрию. По данным ширины линий ЯКР сурьмы показано, что примеси, дефекты решетки имеют тенденцию к локализации в окрестности комплексов 8Ь83 с большим параметром асимметрии (8Ь(В)).

2.2. Показано, что температурная зависимость частоты ЯКР 8Ь определяется, главным образом, влиянием решеточных колебаний с частотой около 100 см"1.

2.3. Экспериментально обнаружены косвенные спин-спиновые

взаимодействия между ядрами БЬ. Проведенные расчеты позволили оценить значение константы косвенного спин-спинового взаимодействия 1(8Ь-8Ь) в СиРЬБЬБз, которая составила приблизительно 2,5 кГц.

Научная и практическая ценность работы состоит в получении новой информации об особенностях структуры и внутренней динамики кристаллической решетки исследованных соединений (Ag5SbS4 и СиРЬ8Ь8з) в широком диапазоне температур.

Достоверность результатов работы определяется использованием надежного экспериментального оборудования и качественными образцами, протестированными методиками обработки результатов, воспроизводимостью результатов, а также сопоставлением результатов экспериментов с данными других исследований, полученными с использованием других методов.

На защиту выносятся следующие основные результаты:

1. На основе исследований температурных зависимостей

121 123

спектроскопических параметров ЯКР в стефаните Ag5SbS4 при 140 К

экспериментально обнаружен структурный фазовый переход.

2. Показано, что температурная зависимость скорости спин-решеточной релаксации ядер сурьмы 12,'1238Ь в А§58Ь84 при Т>270 К может быть описана в рамках модели активационного процесса с энергией активации Еа-0,29 эВ, который обусловлен диффузией ионов серебра по структуре кристалла.

3. Установлено, что в бурноните СиРЬ8Ь83 координационные полиэдры, БЬ(А)8з и 8Ь(В)83, соответствующие двум неэквивалентным позициям сурьмы, имеют различную локальную симметрию. Характерной особенностью кристаллической структуры является то, что дефекты решетки имеют тенденцию к локализации в окрестности комплексов 8Ь(В)8з, характеризующихся большим параметром асимметрии.

4. Экспериментально обнаружены косвенные спин-спиновые взаимодействия между ядрами сурьмы. Проведена оценка величины константы косвенного спин-спинового взаимодействия .[(8Ь-8Ь) в СиРЬ8Ь83, которая составила 2,5 кГц.

Апробация работы

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XII и XV Международной школе-конференции «Актуальные проблемы магнитного резонанса и его приложения» (Казань, 2009, 2012), Второй волжской региональной молодежной научной конференции "Радиофизические исследования природных сред и информационные системы". (Казань, 2009г.), Международном симпозиуме и летней школе «ЯМР в конденсированных средах» (Санкт-Петербург, 2010), Всероссийской молодёжной школе «Магнитный резонанс в химической и биологической физике» (Новосибирск, 2010), 7 Зимней молодёжной школе-конференции «Магнитный резонанс и его приложения» (Санкт-Петербург, 2010), Международной научно-практической конференции «XXXIX неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2010), Всероссийской конференции «Новые достижения ЯМР в структурных исследованиях» (Казань, 2011), XI Научной конференции молодых учёных, аспирантов и студентов НОЦ КФУ «Материалы и технологии XXI века» (Казань, 2012), Итоговой научной конференции Казанского Федерального Университета (Казань, 2009, 2010 и 2012 г).

Публикации

Основное содержание работы отражено в четырех научных публикациях, из них 2 статьи в рецензируемых российских журналах [А2, АЗ], 1 статья в электронном международном журнале [А4], 1 обзор в виде главы для международного книжного издания [А1]. Также результаты данной работы содержатся в материалах и тезисах вышеперечисленных конференций [А5-А14].

Личный вклад автора

Участие в постановке задач и определении стратегии их решения, приготовление образцов для исследований, проведение экспериментальных исследований и обработка экспериментальных данных, анализ и интерпретация полученных данных, участие в написании статей.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка авторских работ и библиографии. Общий объем диссертации 117 страниц, включая 39 рисунков, 8 таблиц. Библиография включает 97 наименований на 9 страницах.

Краткое содержание работы:

Во введении кратко обосновывается актуальность темы исследования, научная значимость работы, формулируется цель исследования. Первая глава содержит литературный обзор по некоторым сурьмасодержащим халькогенидам: дано описание основных кристаллических структур, а также физических свойств халькогенидов, в которых основным структурообразующим элементом являются комплексы SbS3; представлены основные результаты исследований этих материалов различными методами. Основной упор сделан на результаты, которые были получены при исследовании данных соединений методом ЯКР. Вторая глава посвящена краткому описанию основных элементов теории ЯКР, методики экспериментов и используемой аппаратуры. В третьей главе представлена методика расчета параметров релаксационных кривых для процессов спин-решеточной релаксации в ЯКР. В главах 4 и 5 представлены экспериментальные результаты исследованных образцов стефанита AgsSbS4 и бурнонита CuPbSbS3, приводится анализ и обсуждение полученных результатов. В заключении формируются основные результаты и выводы диссертационной работы.

Диссертационная работа выполнена на кафедре квантовой электроники и радиоспектроскопии Института физики Казанского федерального университета. Измерения при температурах выше 300 К в образце стефанита выполнены в Институте физики и наук о земле Лейпцигского университета. Исследования были поддержаны Министерством образования и науки Республики Татарстан (совместная программа МОиН РТ и DAAD «Алгарыш», программа «Евгений Завойский», 2011 г. Работа частично поддержана грантом РФФИ (№ 12-02-31282 мол_а) и бюджетной темой 12-16.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Орлова, Анна Юрьевна

Результаты работы, полученные при исследовании бурнонита СиРЬБЬБз, могут быть кратко сформулированы следующим образом:

121 123

4. Экспериментально изучены спектры в природном образце бурнонита СиРЬ8Ь8з. Установлено соответствие линий сигналов ЯКР

121 123 8Ь двум кристаллографически неэквивалентным позициям 8Ь в бурноните. Анализ данных ширины линии ЯКР 8Ь показал, что координационные полиэдры, 8Ь(А)83 и 8Ь(В)8з, соответствующие двум неэквивалентным позициям сурьмы, имеют различную локальную симметрию. Установлено, что различные примеси, дефекты решетки имеют тенденцию к локализации в окрестности комплексов 8Ь(В)83, характеризующихся большим параметром асимметрии.

5. Проведены подробные исследования температурных зависимостей частоты ЯКР и ширины линии ЯКР ядер сурьмы, скорости спин-решеточной релаксации ядер сурьмы в СиРЬ8Ь83 в диапазоне температур 20 - 295 К. Показано, что температурная зависимость частоты ЯКР ядер сурьмы определяется, главным образом, влиянием решеточных колебаний с частотой около 100 см"1.

6. По кривым спада сигналов спинового эха в СиРЬ8Ь83 экспериментально обнаружены косвенные спин-спиновые взаимодействия между ядрами сурьмы. Проведена оценка величины константы косвенного спин-спинового взаимодействия 1(8Ь-8Ь) в СиРЬ8Ь8з, которая составила приблизительно 2,5 кГц.

Автор глубоко признателен своему научному руководителю доценту кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии Александру Васильевичу Дуглаву за всестороннюю поддержку, большую помощь и постоянное внимание при выполнении данной работы.

Особую благодарность автор выражает ассистенту кафедры физики твердого тела Рамилю Рашитовичу Гайнову за помощь в проведении экспериментальных исследований, обсуждение результатов при написании диссертации и дружескую поддержку, а также профессору кафедры региональной геологии и полезных ископаемых Ивану Николаевичу Пенькову за любезно предоставленные образцы для исследований и обсуждение полученных результатов.

Автор искренне благодарен доценту И.Р. Мухамедшину за плодотворное обсуждение результатов работы и полезные замечания при выполнении работы, а также профессору М.В. Еремину за консультации и ценные советы.

Автор признателен коллективу сотрудников кафедры квантовой электроники и радиоспектроскопии и лаборатории MPC, в особенности профессору М.С. Тагирову, доценту A.B. Егорову, а также A.A. Родионову, И.А. Евлампиеву, Ю.С.Кутьину, И.Г.Мотыгуллину, за помощь в работе, поддержку и дружескую атмосферу.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Al] Gainov, R. R. Determination of the Local Crystal-Chemical Features of Complex Chalcogenides by Copper, Antimony, and Arsenic NQR / R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov, A.Yu. Orlova, I.A. Evlampiev, N.N. Mozgova, and R.R. Khasanov // Superconductor / Ed. A.M. Luiz. - Rijeka, Shanghai : InTech, 2010. -Ch. 17. - P. 327-344. - ISBN 978-953-307-107-7.

A2] Строение и транспортные свойства стефанита (AgsSbS^ по данным ядерного квадрупольного резонанса сурьмы / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, А.В. Дуглав, И.Н. Пеньков, Э.А. Королев // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. -2012. - Т. 96. - С. 407-412.

A3] Электронная структура и косвенные спин-спиновые взаимодействия в бурноните (CuPbSbS3) по данным ЯКР сурьмы / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, А.В Дуглав, И.Н. Пеньков // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. - 2013. -Т. 97. - С. 479-484.

A4] A novel data on Ag5SbS4 and CuPbSbS3 probed by antimony NQR spectroscopy / A.Yu. Orlova, R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov // Magnetic Resonance in Solids (Electronic Journal.). - 2013. - V. 15. - P. 1-7. [A5] Contribution of NQR spectroscopy in studies of some complex sulfidies / R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov, I.A. Evlampiev, A.Yu. Orlova // Abstracts of International Conference EUROMAR 2008, July 6-July 11, 2008. Saint Petersburg, Russia. - P. 58.

A6] Метод ЯКР в исследование физических свойств и структуры стефанита / А.Ю. Орлова // Сборник тезисов итоговой научно-образовательной конференции студентов Казанского Государственного Университета (2009), Казанский Государственный Университет, Казань, Россия. - С. 55. [А7] Antimony NQR studies of stephanite / A.Yu. Orlova, R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov // Abstracts of XII International Young Scientists School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Applications" / Kazan, Russia, October 5-October 9, 2009. - P. 187.

А8] Исследование стефанита Ag5SbS4 методом ЯКР Sb / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, A.B. Дуглав, И.Н. Пеньков // Сборник тезисов 2-й волжской региональной молодежной научной конференции «Радиофизические исследования природных сред и информационные процессы» (11.12.200912.12.2009), Казанский Государственный Университет (филиал), Зеленодольск, Россия. - С. 95.

А9] Antimony NQR study of the local structure in stephanite / A.Yu. Orlova, R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov // Abstracts of International Symposium and Summer School in Saint Petersburg "Nuclear Magnetic Resonance in Condensed Matter," June 28-July 2, 2010. - Saint Petersburg, 2010. - P. 102. [A10] Метод ядерного квадрупольного резонанса в изучении стефанита / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, A.B. Дуглав, И.Н. Пеньков // Программа и тезисы докладов Всероссийская молодежная школа с международным участием «Магнитный резонанс в химической и биологической физике» (06.09.201010.09.2010), Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск. -С. 55.

All] Исследование физических свойств и структуры сурьмасодержащих халькогенидов методом ЯКР / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, A.B. Дуглав, И.Н. Пеньков // Сборник тезисов Международной науно-практической конференции «XXXIX неделя науки СПбГПУ» (06.12.2010-11.12.2010), Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет, Санкт-Петербург. - С. 220. [А 12] Исследование физических свойств и структуры сурьмасодержащих халькогенидов методом ЯКР / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, A.B. Дуглав, И.Н. Пеньков // Сборник тезисов 7-ой Зимней Молодежной Школы-Конференции «Магнитный резонанс и его приложения» (29.11.2010 - 4.12.2010), Санкт-Петербургский Государственный Университет, Санкт-Петербург. - С. 104. [А 13] Исследование бурнонита методом ЯКР сурьмы / А.Ю. Орлова, P.P. Гайнов, A.B. Дуглав, И.Н. Пеньков // XI Научная конференция молодых ученых, аспирантов и студентов НОЦ КФУ «Материалы и технологии XXI века» : Тезисы конф. - Казань, 2012. - С. 101.

A 14] Investigations of antimony-containing chalcogenides Ag5SbS4 and CuPbSbS3 by Sb NQR spectroscopy / A.Yu. Orlova, R.R. Gainov, A.V. Dooglav, I.N. Pen'kov // Abstracts of XV International Young Scientists School "Actual Problems of Magnetic Resonance and its Applications," Kazan, Russia, October 22-October 26, 2012.-P. 71.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведено исследование двух образцов природных сурьмасодержащих халькогенидов, стефанита Ag5SbS4 и бурнонита СиРЬЗЬБз, методом ЖР на ядрах 121'1238Ь.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Орлова, Анна Юрьевна, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Dittrich, Н. Progress in sulfosalt research / H. Dittrich, A. Stadler, D. Тора, H. J. Schimper, A. Basch // Physica Status Solidi A. - 2009. - V. 206. - P. 10341041.

2. Wincott, P. L. Spectroscopic studies of sulfides / P.L. Wincott, D.J. Vaughan // Reviews in Mineralogy and Geochemistry. - 2006. - V. 61. - P. 181-229.

3. Kolobov, A. V. Properties of Amorphous Chalcogenides / A.V. Kolobov, J. Tominaga // Chalcogenides. Metastability and Phase Change Phenomena. -Wiesbaden : Springer Fachmedien, 2012. - Ch. 2. - P. 35-47. - ISBN 978-3-64228704-6.

4. Хейфец, О. Л. Электрические свойства твердых электролитов с общей формулой ABCD3 (А = Ag, Си; В = Pb, Sn; С = As, Sb; D = S, Se) / О.Л. Хейфец, Л.Я. Кобелев, Н.В. Мельникова, Л.Л. Нугаева // Журнал технической физики. -2007.-Т. 77.-С. 90-96.

5. Boldish, S. I. Optical band gaps of selected ternary sulfide minerals / S.I. Boldish, W.B. White // American Mineralogist. - 1998. - V. 83. - P. 865-871.

6. Platonov, A. N. Width of zone forbidden to complex sulfides (sulfo-salts) as determined by their crystollochemical characteristics / A.N. Platonov, N.N. Mozgova // International Geology Review. - 1975. - V. 17. - P. 836-843.

7. Гречишкин, В. С. Ядерные квадрупольные взаимодействия в твердых телах / B.C. Гречишкин. - М. : Наука, 1973. - 263 с.

8. Бузник, В.М. Ядерный резонанс в ионных кристаллах. - Н. : Наука, 1981. — 225 с.

9. Rigamonti, A. NMR-NQR studies of structural phase transitions / A. Rigamonti // Advances in Physics. - 1984. -V. 33. - P. 115-191.

10. Квантовая радиофизика: Учеб. пособие. / П.М. Бородин, B.C. Касперович, А.В. Комолкин, А.В. Мельников, В.В. Москалев [и др.]; под ред. В.И. Чижика. - С.-Пб. : С.-Петербургский университет, 2004. - 689 с.

1Л1 1 Л-1

11. Абдуллин, Р. С. Температурная зависимость спектра ЯКР ' Sb в Sb2S3 / P.C. Абдуллин, И.Н. Пеньков, Н.М. Низамутдинов, И. Григас, И.А. Сафин // Физика твердого тела. - 1977. - Т. 19. - С. 2632-2636.

12. Berry, L. G. Recent Advances in Sulfide Mineralogy / L.G. Berry // American Mineralogist. - 1965.-V. 50.-P. 301-313.

13. Oliver-Fourcade, J. Chemical Bonding and Electronic Properties in Antimony Chalcogenides / J. Oliver-Fourcade, A. Ibanez, J.C. Jumas [et al.] // Journal of Solid State Chemistry. - 1990. - V. 87. - P. 366-377.

14. Grigas, J. Phase transitions in Sb2S3-type chain crystals / J. Grigas // Ferroelectrics. -1978.-V. 20.-P. 173-175.

15. Bayliss, P. Refinement of the crystal structure of stibnite, Sb2S3 / P. Bayliss, W. Nowacki // Zeitschrift fur Kristallographie. - 1972. - В. 135. - S. 308-315.

16. Engel, P. Die Verfeinerung der Kristallstruktur von Proustit, Ag3AsS3, und Pyrargyrit, Ag3SbS3 / P. Engel, W. Nowacki. // Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen. - 1966. - B. 1966. - S. 181-184.

17. Ribär, B. Die Kristallstruktur von Stephanit, [SbS3|S|Ag5III] / B. Ribär, W. Nowacki // Acta Crystallographica B. - 1970. - V. 26. - P. 201-207.

18. Edenharter, A. Verfeinerung der Kristallstruktur von Bournonit [(SbS3)2| Cu2IVPbVIIPbVIII] und von Seligmannit [(AsS3)2| Cu2IVPbVIIPbVIII] / A. Edenharter, W. Nowacki, Y. Takeuchi // Zeitschrift für Kristallographie. - 1970. -B. 131,-S. 397-417.

19. Kharbish, S. Contribution to the crystal structures of tennantite and bournonite / S. Kharbish, G. Giester, A. Beran // Neues Jahrbuch für Mineralogie Abhandlungen. -2010.-В. 187.-S. 159-166.

20. Leitl M. Preferred ion diffusion pathways and activation energies for Ag in the crystal structure of stephanite, Ag5SbS4 / M. Leitl, A. Pfitzner, L. Bindi // Mineralogical Magazine. - 2009. - V. 73. - P. 17-26.

21. Caracas, R. First-principles study of the electronic properties of A2B3 minerals, with A = Bi, Sb and В = S, Se / R. Caracas, X. Gonze // Physics and Chemistry of Minerals. - 2005. - V. 32. - P. 295-300.

22. Gheorghiu, A. Electronic structure of chalcogenide compounds from the system Tl2S-Sb2S3 studied by XPS and XES / A. Gheorghi, I. Lampre, S. Dupont, [et al.] // Journal of Alloys and Compounds. - 1995. - V. 228. - P. 143-147.

23. Lefebvre, I. Electronic properties of antimony chalcogenides / I. Lefebvre, M. Lannoo, G. Allan, [et al] // Physical Review Letters. - 1987. - V. 59. - P. 24712474.

24. Shuey, R. T. Semiconducting ore minerals / R. T. Shuey. - Amsterdam : Elsevier, 1975.-415 p.

25. Lomelino, T. F. Semiconducting band gaps of three lead-antimony sulfosalts / T.F. Lomelino, G. Mozurkewich // American Mineralogist. - 1989. - V. 74. - P. 12851286.

26. Vaughan, D. J. Mineral chemistry of metal sulfides / D.J. Vaughan, J.R. Craig. -Cambridge : Cambridge University Press, 1978. - 493 p.

27. Сафин, И. А. Ядерный квадрупольный резонанс в стибните / И.А. Сафин, И.Н. Пеньков // Доклады АН СССР. - 1962. - Т. 147. - С. 410-413.

28. Grigas, J. Dielectric properties of Sb2S3 at microwave frequenicies / J. Grigas, J. Meshkauska, A. Orliukas // Physica Status Solidi A. - 1976. - V. 37. - P. КЗ 9-K41.

29. Petzelt, J. Far infrared dielectric dispersion in Sb2S3, Bi2S3 and Sb2Se3 single crystals / J. Petzelt, J. Grigas // Ferroelectrics. - 1973. - V. 5. - P. 59-68.

30. Wang, Т. C. Pure nuclear quadrupole spectra of chlorine and antimony isotopes in solids / T.C. Wang // Physical Review. - 1955. - V. 99. - P. 566-577.

31. Grigas, J. Phase transitions in Sb2S3-type chain crystals / J. Grigas // Ferroelectrics. -1978.-V. 20.-P. 173-175.

32. Gaumann, A. Anomalien der verbotenen Zone von Sb2S3-Kristallen // A. Gaumann, A. Orliukas, and P. Bohac // Helvetica Physica Acta. - 1977. - V. 50. - P. 773-774.

33. Laufec, F, The role of silver in the crystal structure of pyrargyrite single crystal X-Ray diffraction study / F. Laufec, J. Sejkora, M. Dusek // Journal of Geosciences. -2010.-V. 55.-P. 161-167.

34. Yang, S. R. Ionic conductivity in single-crystal proustite Ag3AsS3 / S.R. Yang, K.N.R. Taylor // Journal of Applied Physics. - 1991. - V. 69. - P. 420-428.

35. Schonau, K. A. High-temperature phase transitions, dielectric relaxation, and ionic mobility of proustite / K.A. Schonau, S.T. Redfern // Journal of Applied Physics. -2002.-V. 92.-P. 7415-7424.

36. Пеньков, И. H. Ядерный квадрупольный резонанс в прустите и пираргирите / И.Н. Пеньков, И.А. Сафин // Физика твердого тела. - 1964. - Т. 6. - С. 24672470.

37. Байса, Д. Ф. Температурная зависимость частоты ядерного квадрупольного резонанса и времени спин-решеточной релаксации As75 в прустите / Д.Ф. Байса, А.В. Бондарь, И.С. Рез, А.И. Абезгауз // Украинский физический журнал.- 1973.-Т. 18.-С. 1550-1552.

38. Беляев, А. Д. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости кристаллов прустита и пираргирита / А.Д. Беляев, А.Д. Байса, А.В. Бондарь // Украинский физический журнал. - 1975. - Т. 20. - С. 1744-1746.

39. Абдикамалов, Б.А.Исследования низкотемпературных преобразований в прустите / Б.А. Абдикамалов, В.И. Иванов, В.Ш. Шехтман // Физика твердого тела. - 1978. - Т. 20.- С. 2963-2968.

40. Бондарь, А. В. Несоразмерная фаза в области фазового перехода второго рода в прустите / А.В. Бондарь, B.C. Вихнин, С.М. Рябченко // Физика твердого тела. - 1983. - Т. 25. - С. 2602-2607.

41. Subramanian, R. К. 109Ag NMR investigation of atomic motion in the incommensurate and paraelectric phases of proustite (Ag3AsS3) / R.K. Subramanian, L. Muntean, J.A. Norcross, D.C. Ailion // Physical Review B. - 2000. - V. 61. - P. 996-1002.

42. Penner, G. H. Silver NMR spectroscopy / G.H. Penner, X. Liu //Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy. - 2006. - V. 49. - P. 151-167.

43. Байса, Д. Ф. Наблюдение фазового перехода в пираргирите методом ЯКР / Д.Ф. Байса, Н.Е. Айнбиндер, А.В. Бондарь, И.С. Рез // Украинский физический журнал.-1975.-Т. 20.-С. 154-155.

44. Байса, Д. Ф. Фазовый переход порядок-беспорядок в пираргирите / Д.Ф. Байса, А.В. Бондарь, А.Я. Гордон // Физика твердого тела. -1977. - Т. 19 -С. 12731275.

45. Baisa, D. F. Order-disorder phase transition and electrical polarization features of pyrargyrite / D.F. Baisa, A.V. Bondar, A.J. Gordon // Ferroelectrics. - 1978. - V. 20. -P. 219-220.

46. Gordon, A. Study of ferroelectric phase transitions by electric field perturbation of nuclear quadrupole resonance spectra / A. Gordon // Physica B+C. - 1986. -V. 142.-P. 71-79.

47. Абрагам, А. Ядерный магнетизм / А. Абрагам. - M. : Иностранная Литература, 1963.-551 с.

48. Svane, A. Calculation of hyperfine parameters in antimony compounds / A. Svane // Physical Review B. - 2003. - Vol. 68. - P. 06422-1-06422-6.

49. Егоров, А. В. Спин-спиновое взаимодействие в ван-флековских парамагнетиках и магнитная релаксация жидкого Не в контакте с этими веществами: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. - Казань, 1990.

50. Бахарев, О. Н. Экспериментальное исследование ядерного магнитного резонанса в высокотемпературных сверхпроводниках Prt 85Ceo.i5Cu4.y и TmBa2Cu307.y: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. - Казань, 1992.

51. Tong, У. У. Nuclear Spin-Echo Fourier-Transform Mapping Spectroscopy for Broad NMR Lines in Solids / Y.Y. Tong // Journal of Magnetic Resonance, Series A. -1996.-Vol. 119.-P. 22-28.

52. Bussandri, A. P. Spin-echo mapping spectroscopy applied to NQR / A.P. Bussandri, M.J. Zuriaga // Journal of Magnetic Resonance. - 1998. - V. 131. - P. 224-231.

53. Сликтер, Ч. Основы теории магнитного резонанса / Ч. Сликтер ; пер. с англ. под ред. Г.В. Скроцкого. - М. : Наука, 1969. - 260 с.

54. MacLaughlin, D. Е. Nuclear Spin-Lattice relaxation in Pure and Impure Indium. I. Normal State / D.E. MacLaughlin, J.D. Williamson, J. Butterworth // Physical Review В. - 1971. - Vol. 4. - P. 60-70.

55. Andrew, E. R. Spin-Lattice Relaxation in Imperfect Cubic Crystals and in Non-cubic Crystals / E.R Andrew, D.T. Tunstall // Proceedings of the Physical Society. - 1961. -Vol. 78.-P. 1-11.

56. Chepin, J. Magnetic spin-lattice relaxation in nuclear quadrupole resonance: the г|^0 case / J. Chepin, H. Ross // Journal of Physics: Condensed Matter. - 1991. - Vol. 3. -P. 8103-8112.

57. Gordon, M. I. Quadrupolar spin-lattice relaxation in solids / M.I. Gordon, M.J.R. Hoch // Journal of Physics C: Solid State Physics. - 1978. - V. 11. - P. 783795.

58. Abragam, A. Influence of electric and magnetic fields on angular correlations / A. Abragam, R.V. Pound // Physical Review. - 1953. -V. 92. - P. 943-962.

59. Петрунина, A.A. Кристаллическая структура стефанита Ag5SbS4 / A.A. Петрунина, Б.М. Максимов, В.В. Илюхин, Н.В. Белов // Доклады Академии наук СССР. - 1969. - Т. 188. - С. 342-344.

60. Иона, Ф.Сегнетоэлектрические кристаллы / Ф. Иона, Д. Ширане. - М. : Мир,

1965.-556 с.

61. Kharbish, S. Raman spectra of isolated and interconnected pyramidal XS3 groups (X = Sb, Bi) in stibnite, bismuthinite, kermesite, stephanite and bournonite / S. Kharbish, E. Libowitzky, A. Beran // European Journal of Mineralogy. - 2009. -V. 21.-P. 325-333.

62. Butsko, N. I. Some physical properties of stephanite in the phase transition region / N.I. Butsko, I.D. Zhezhnich, M.M. Pirogova // Russian Physics Journal. Springer New York. - 1973. - Vol. 16. - P. 223-224.

63. Пеньков, И. H Изучение стефанита методом ядерного квадрупольного резонанса / И.Н. Пеньков, И.А. Сафин // Доклады Академии наук СССР. -

1966. -Т.168. - С 1148-1150.

64. Bayer, Н. Zur Theorie der Spin-Gitterrelaxation in Molektilkristallen / H. Bayer // Zeitschrift fur Physik. - 1951. - B. 130. - S. 227-238.

65. Mieher, R. L. Quadrupolar Nuclear Relaxation in the III-V Compounds / R.L. Mieher // Physical Review. -1962. - V. 125. - P. 1537-1551.

121 123

66. Hewitt, R. R. Nuclear Quadrupole Interaction of Sb and Sb in Antimony Metal. / R.R. Hewit, B.F. Williams // Physical Review. - 1963. - V. 129. - P. 1188-1192.

67. Белов, H. В. Очерки по теоретической минералогии / A.A. Годовиков, B.B. Бакакин // М.: Наука, 1982.

68. Займан, Д. Принципы теории твердого тела / Д. Займан. - М. : Мир, 1966.416 с.

69. Байса, Д. Ф. Исследование динамики кристаллической решетки сегнетоэлектрика KJO3 методом ядерного квадрупольного резонанса / Д.Ф. Байса, А.И. Барабаш, И.Г. Вертегель // Украинский физический журнал. -1981.-Т. 26.-С. 1-5.

70. Hellner, Е. Über komplex zusammengesetzte sulfidische Erze: I. Zur Struktur des Bournonits, CuPbSbS3, und Seligmannits, CuPbAsS3 / E. Hellner, G. Leineweber // Zeitschrift für Kristallographie. - 1956. -B. 107. - S. 150-154.

71. Ozawa, Т. C. Balls&Sticks: easy-to-use structure visualization and animation program / T.C.Ozava, S.J. Kang // Journal of Applied Crystallography. - 2004. -V. 37.-P. 679-679.

72. Frumar, M. Growth and some physical properties of semiconducting CuPbSbS3 crystals / M. Frumar, T. Kala, J. Horak // Journal of Crystal Growth. - 1973. - V. 20. -P. 239-244.

73. Bloss, W. H. Thin film photovoltaics-strategy of Eurec Agency // Photovoltaic Energy Conversion, 1994, Conference Record of the Twenty Fourth. - 1994. - V. 1. -P. 15-21.

74. Пеньков, И. H. Ядерный квадрупольный резонанс в бурноните / И.Н. Пеньков, И.А. Сафин // Доклады АН СССР. - 1965. - Т. 161. - С. 1404-1406.

75. Пеньков, И. Н. Применение ядерного квадрупольного резонанса в исследовании минералов / И.Н. Пеньков, И.А. Сафин // Известия АН СССР. Серия геологическая. - 1966. - Т. 12. - С. 41-52.

76. Пеньков, И. Н. Природа малых структурных примесей в некоторых халькогенидах As, Sb и Bi по данным ядерного квадрупольного резонанса / И.Н. Пеньков // Геохимия. - 1971. - Т.6. - С. 731-742.

77. Bryant, P. J. / Line Shapes in nuclear quadrupole resonance spectroscopy / P.J. Bryant, S. Hacobian // Journal of Molecular Structure. - 1982. - V. 83. - P. 311315.

78. Schempp, E. T4 Dependence of the Nuclear-Quadrupole Resonance Frequencies in Solids / E. Schempp, P.R.P. Silva // Physical Review B. - 1973. - V. 7. - P. 29832986.

79. Schempp, E. T4 dependence of the nuclear quadrupole resonance frequencies in solids. II / E. Schempp, P.R.P. Silva // Journal of Chemical Physics. - 1973. - V. 58. -P. 5116-51119.

80. Kushida, T. Dependence of the pure quadrupole resonance frequency on pressure and temperature / T. Kushida, G.B. Benedek, N. Bloembergen // Physical Review. -1956.-V. 104.-P. 1364-1377.

81. Brown, R. J. C. Temperature dependence of quadrupole resonance frequencies under constant pressure / RJ.C. Brown // The Journal of Chemical Physics. - 1960. - V. 32.-P. 116-119.

82. Скрипов, Ф. И. // Материалы X Совещания по спектроскопии, Львов. - 1957. -Т. 1.-С. 75.

83. Soong, R. The identification of sulphide minerals by infra-red spectroscopy / R. Soong, V.C. Farmer // Mineralogical Magazine. - 1978. -V. 42. - С. 277-M20.

84. Byer, H. H. Raman and far-infrared spectra of proustite (Ag3AsS3) and pyrargyrite (Ag3SbS3) / H.H. Byer, L.C. Bobb, L. Lefkowizt, B.S. Deaver // Ferroelectrics. -1973.-V. 5.-P. 207-215.

85. Гречишкин, В. С. Влияние косвенных спин-спиновых взаимодействий на квадрупольное спиновое эхо / B.C. Гречишкин, С.И. Гущин, В.А. Шишкин // Письма в ЖЭТФ. - 1968. - Т. 7. - С.58-60.

86. Whitaker, J. Indirect (J) coupling of inequivalent As75 nuclei in crystalline As2Se3 and As2S3 / J. Whitaker, E. Ahn, P. Hari, G. A. Williams, P. C. Taylor // Journal of Chemical Physics.-2003.-V. 119.-P. 8519-8525.

87. Ahn, E. Evidence of indirect spin-spin coupling in crystalline and glassy As-chalcogen compounds / E. Ahn, P. Hari, J. Whitaker, [et al.] // Journal of noncrystalline solids. - 2003. -V. 326. - P. 64-67.

88. Mammadov, E. 75As NMR relaxation in glassy Ge-As-Se / E. Mammadov, P.C. Taylor, A. Reyes // Physica Status Solidi A. - 2010. - V. 207. - P. 635-638.

89. Semin, G. K. NQR determination of local magnetic fields in senarmonite (8Ь2Оз) / G.K. Semin, A.A. Boguslavsky // Chemical Physics Letters. - 1996. - V. 251. - P. 250-251.

90. Ramsey, N. F. Electron coupled interactions between nuclear spins in molecules / N.F. Ramsey // Physical Review'. - 1953. - V. 91. - P. 303-307.

91. Itoh, T. Electron Coupled Interaction in Solid Iodine / T. Itoh, K. Kambe // Journal of the Physical Society of Japan. - 1957. - V. 12. - P. 763-769.

92. Contreras, R. H. Advances in Theoretical and Physical Aspects of Spin-Spin Coupling Constants / R. Contreras, J.E. Peralta, C.G. Giribet, [et al.] // Annual Reports on NMR Spectroscopy. - 2003. - V. 51. - P. 167-260.

93. Kojima, S. Structure of Nuclear Quadrupole Resonance Line / S.Kojima //Journal of the Physical Society of Japan. - 1957. - V. 12. - P. 1225-1231.

94. Kidd, R. G. Fluorine-19 nuclear magnetic resonance spectrum of the hexafluoroantimonate (V) ion / R.G. Kidd, R.W. Matthews // Inorganic Chemistry. -1972.-V. 11.-P. 1156-1157.

95. Yates, J. R. Prediction of NMR J coupling in solids with the planewave pseudopotential approach / J.R. Yates // Magnetic Resonance in Chemistry. - 2010. -V. 48.-P. S23-S31.

96. Wasylishen, R. E. Dipolar and Indirect Coupling Tensors in Solids. eMagRes / R.E. Wasylishen. - [s. 1.]: John Wiley & Sons, Ltd., 2007. -DOI: 10.1002/9780470034590.emrstm0125

97. Айнбиндер, H. E. Косвенные спин-спиновые взаимодействия в твердых межгаллоидных соединениях / Н.Е. Айнбиндер, А.Н.Осипенко // Теоретическая и экспериментальная химия. - 1973. - Т. 9 - С. 1973-1976.