Компьютерноемоделирование упорядочения структурных единиц и кластеров в кристаллах ниобата лития

摘要

В настоящей работе было изучено упорядочение структурных искажений кислородно-октаэдрических кластеров кристалла ниобата лития в рамках полуклассической атомистической модели. Выполнено компьютерное моделирование процессов, происходящих при получении энергетически равновесных кислородно-октаэдрических кластеров в сегнетоэлектрической фазе монокристалла ниобата лития (LiNbO_3) в зависимости от размера образования. Для этого был использован комплекс программ, который позволил минимизировать энергию кластеров за счет движения или удаления 《критических》 атомов, т. е. тех, у которых полная энергия положительна. Полученные результаты были сопоставлены сданными вакансионных моделей упорядочения структурных единиц катионной подрешетки ниобата лития. Доказано, что наиболее упорядоченной является структура кластера, выстроенного в направлении кристаллографической оси у, где она удовлетворительно описывалась вакансионной моделью (М5/2) с произвольным расположением избыточных ионов Nb~(5+) в позициях Li~+ и в вакантных соседних октаэдрах; наименее упорядоченной - в направлении полярной оси г. В направлении этой оси наблюдали наибольший разброс в значении R = Li/Nb. При построении кластера вдоль оси х его структуру в зависимости от размера последовательно описывали разными типами вакансионных моделей. Предпринята попытка наглядно представить процессы, происходящие при образовании энергетически равновесного кристалла ниобата лития. Задачей работы был не количественный, а именно качественный взгляд на проблемы дефектообразования в монокристаллах ниобата лития с тем, чтобы представить процессы изменения положения атомов при увеличении размеров кластера в кристалле.