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Hg系硫化物的高压电学和光学性质研究

郝爱民  
【摘要】: 本论文利用集成了微小测量电路的金刚石对顶砧高压装置,系统研究了HgX(X=S,Se和Te)在高压下的电输运行为,给出了电导率与压力之间的关系,表征了高压下样品亚稳相的电输运行为及其随压力的变化特征。 常温常压下,三个样品均为闪锌矿结构,而且均呈现半金属的导电特性。在压力作用下,它们首先经历从闪锌矿结构到朱砂相的结构转变,朱砂相结构的三个样品均呈现半导体的导电特性,电导率随着压力的增加而增加。当压力继续升高时,样品均出现从朱砂相结构到岩盐矿结构转变,岩盐矿结构的三个样品均呈金属导电特性,对应的金属化压力分别为27GPa(HgS)、16GPa(HgSe)和8GPa(HgTe)。实验研究发现:在49GPa的压力下,HgSe电导率发生了明显的突变,揭示了从正交结构到畸变的CsCl结构的转变伴随着电输运性质的改变。 另外,本文计算了Hg系硫化物的光学性质。计算结果表明:三个样品在结构相变顺序、能带结构、光学性质等方面表现出相似性;HgS和HgSe存在第四个相,具有正交结构,空间群为Cmcm,由岩盐结构转变为正交结构的压力分别是55GPa和40.1GPa。计算得到的HgS和HgTe的朱砂相带隙与压力的关系与实验测量的结果相符。随着压力的增加,三个样品的光学性质如介电常数ε1(ω)、ε2(ω)以及能量损失谱L(ω)均表现出整体的蓝移效应。通过光学性质计算,本文还得到了闪锌矿结构的三个样品带间跃迁的特征峰和等离子体振荡频率。


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