Колебательные характеристики нанопленок диселенида ниобия и графита

Abstract

На микроскопическом уровне проанализированы фононные спектры нанопленок диселенида ниобия, состоящих из нескольких структурных элементов данного соединения, а также графитовых нанопленок, начиная с биграфена. Рассчитаны парциальные вклады в фононную плотность состояний смещений атомов вдоль направлений сильной и слабой связи (т.е. вдоль слоев и перпендикулярно к ним). Проанализированы характерные отличительные особенности колебательных спектров данных структур. Высокая точность описания фононных спектров рассматриваемых соединений подтверждается практически полым совпадением наших расчетов с данными нейтронографических, акустических и оптических экспериментов. Для каждого из рассмотренных соединений рассчитаны температурные зависимости среднеквадратичных смещений массивных образцов и нанопленок вдоль различных кристаллографических направлений, которые позволяют оценить устойчивость нанопленок графита и диселенида ниобия при низких температурах.

Проаналізовано на мікроскопічному рівні фононні спектри наноплівок діселеніда ніобію, які складаються з декількох структурних елементів цієї сполуки, та графітових наноплівок, починаючи з біграфена. Розраховано парціальні вклади в фононну щільність станів від зсувів атомів вздовж напрямків сильного і слабкого зв'язку (тобто уздовж шарів та перпендикулярно до них). Проаналізовано характерні відмітні особливості коливальних спектрів даних структур. Висока точність опису фононних спектрів розглянутих сполук підтверджується практично повним збігом наших розрахунків з даними нейтронографічних, акустичних та оптичних експериментів. Для кожної з розглянутих сполук розраховано температурні залежності середньоквадратичних зміщень масивних зразків і наноплівок уздовж різних кристалографічних напрямків, які дозволяють оцінити стійкість наноплівок графіту і діселеніда ніобію при низьких температурах.

The phonon spectra of niobium diselenide nanofilms, which consist of several structural elements of the compound, and nanofilms of graphite starting with consideration of bigraphene are analyzed on the microscopic level. Partial contributions to the phonon density of states of the atomic displacements along the directions of strong and weak coupling (along the layers and perpendicular to them) are calculated. The characteristic features of the vibrational spectra of these structures are analyzed. The high accuracy description of the phonon spectra is confirmed by a practically complete coincidence of our calculations with the data of neutron diffraction, acoustic and optical experiments. For each of the compounds under study, the temperature dependences of mean-square displacements of the bulk samples and nanofilms along different crystallographic directions are calculated, permitting us to estimate the stability of the nanofilms of graphite and niobium diselenide at low temperatures.