Abstract: Дигидрофосфат калия, KH2PO4 или KDP, – показательный сегнетоэлектрик типа порядок-беспорядок с водородной связью. При дейтерировании температура сегнетоэлектрического фазового перехода (ФП) увеличивается с 123 К до 228 К, что свидетельствует о важной роли упорядочения протонной системы в ФП. Потенциал вдоль водородной связи, в котором находится протон, представляется двухъямным. В сегнетофазе все протоны находятся в яме ближней к верхним или нижним атомам кислорода фосфатного тетраэдра в зависимости от поляризации кристалла, а в парафазе занимают обе ямы с равной вероятностью. Получить параметры данного потенциала пробовали исходя из данных спектроскопии. Однако убедительного описания экспериментальных данных до сих пор нет в особенности, что касается трёх широких полос в диапазоне частот 1800 – 2700 см-1 в области валентных ОН-колебаний. Из изначальных вычислений с помощью программы Quantum Espresso мы получаем частоты валентных ОН-колебаний около 2200 см-1. Однако эти частоты соответствуют исключительно гармоническому приближению в окрестности минимума потенциала. Мы утверждаем, что потенциал валентных ОН-колебаний — несимметричный и соответствует энергии кристалла при фиксированных положениях всех ионов решётки для каждого положения протона вдоль ОН-связи, т.к. тяжёлые ионы не успевают релаксировать при быстрых колебаниях протона. В то же время потенциал протона при релаксации всех ионов для каждого положения протона оказывается двухъямным и соответствует по нашим представлениям сегнетоэлектрической моде.

Cite: Абалмасов В.А.
Отличие потенциалов валентных OH-колебаний и сегнетоэлектрической моды в кристалле KDP из изначальных вычислений
Актуальные вопросы физики сегнетоэлектриков и родственных материалов 29 февр. - 1 мар. 2024