一軸性応力を加えた光散乱による水素結合型強誘電体の水素結合内部振動モ-ドの検出

单轴应力下光散射检测氢键铁电体中氢键内部振动模式

• 批准号: 02640241
• 负责人: 山下 晴康
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hokkai-Gakuen University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02640241/
• 关键词: 水素結合; 強誘電体; 相転移; 応力; 内部振動; 光散乱

水素結合型強誘電体の代表物質として燐酸二水素カリウムKH_2PO_4に注目してその良質な単結晶を育成し,同時に光散乱用一軸性応力印加装置,高圧容器を設計製作し,温度環境変化,応力印加条件,幾何光学配置について試行し,ラマン散乱実験を容易に行えるように装置に改良を加えた。試料単結晶を調整後,簡単な試行実験を行い,装置に微少な修正を加え,本実験に移行した。以下で得られた結果を述べる。静水高圧下で得られたラマン散乱スペクトルは,類似物質であるが反強誘電体である燐酸二水素アンモニウムNH_4H_2PO_4の同条件下でのスペクトルと比較すると顕著な差異はみられない。このことは相転移に果たす内部振動の役割の違いはこの条件下では明瞭には検出できないことを意味する。一軸性応力を試料単結晶のC軸変向に印加した場合のスペクトルの振動数,強度に大きな変化は認められない。しかしB軸方向に応力を印加した場合には4本の内部振動スペクトルの内の1本の強度が応力と共にその強度が増大すること,また別の1本の内部振動のスペクトル近傍で且つその内部振動以外のスペクトルが新たに発生し,応力と共にその強度が増大することが観測された。試料についての光学配置からこれらの変化が観測されるのはA_1とB_1モ-ドである。すなわち一軸性応力条件下で観測される内部振動の様子は静水圧下のそれとは異なっている。印加応力が比較的小さいこと,またスペクトル周波数の変化がないことを考慮するとPO_4イオンの歪は小さいものと考えられ,従って観測されたスペクトルの強度変化はPO_4,Kなどのイオン間距離の変化によるイオン関相互作用の強さの変化にあるのではないかと考えられるが,さらに検討を要する。上記の研究結果は本年春の日本物理学会分科会で発表する予定である。

我们以磷酸二氢钾KH_2PO_4作为氢键铁电材料的代表材料，生长出高质量的单晶，同时设计制造了光散射单轴应力施加装置和高压容器，并研究了温度环境和应力的变化，并对应用条件和几何光学排列进行了实验，并改进了设备以方便拉曼散射实验。制备好样品单晶后，我们进行了简单的试探实验，对设备进行了小修改，然后进入实际实验。所得结果描述如下。在相同条件下，高压下获得的拉曼散射光谱与类似物质但反铁电性的磷酸二氢铵NH_4H_2PO_4的光谱相比没有表现出任何显着差异。这意味着在这些条件下无法清楚地检测到内部振动在相变中的作用差异。当对样品单晶的C轴偏转施加单轴应力时，没有观察到光谱的频率或强度发生显着变化。然而，当在 B 轴方向施加应力时，四个内部振动谱之一的强度随着应力的增加而增加，并且四个内部振动谱之一的强度随着应力的增加而增加，并且观察到新的产生振动以外的频谱，其强度随着应力的增加而增加。从样品的光学配置中可以在 A_1 和 B_1 模式中观察到这些变化。换句话说，在单轴应力条件下观察到的内部振动状态与在静水压力下观察到的内部振动状态不同。考虑到所施加的应力相对较小且光谱频率没有变化，因此认为PO_4离子的畸变较小，因此观察到的光谱强度变化是由于PO_4、K等之间的距离变化所致。人们认为这可能是由于离子相关相互作用的强度发生变化，但还需要进一步研究。上述研究结果计划于今年春天在日本物理学会的一个小组委员会上公布。

项目成果

Haruyasu YAMASHITA,Masaru KASAHARA,Nobukatsu TAKAI,Toshirou YAGI: "Raman Spectra of Internal Modes in KH_2PO_4 under Uniaxial Stress" Journal of Physical Society of Japan.

Haruyasu YAMASHITA、Masaru KASAHARA、Nobukatsu TAKAI、Toshirou YAGI：“单轴应力下 KH_2PO_4 内模的拉曼光谱”日本物理学会杂志。

山下 晴康、笠原 勝、高井 信勝、八木 駿郎: "一軸性応力下のKDPのラマン散乱" 北海学園大学工学部研究報告. 19. (1992)

Haruyasu Yamashita、Masaru Kasahara、Nobukatsu Takai、Shunro Yagi：“单轴应力下 KDP 的拉曼散射”北海学园大学工学部研究报告 19。（1992 年）