Электронная структура кристаллов типа флюорита: CaF$_{2}$, CdF$_{2}$, PbF$_{2}$, PbF$_{2}$ : Cd

Для расчета электронной структуры кристаллов со структурой флюорита CaF$_{2}$, CdF$_{2}$, PbF$_{2}$ и примесного иона Cd$^{2+}$ в катионном узле кристалла PbF$_{2}$ применяется модель КРЭЯ (квазимолекулярной расширенной элементарной ячейки) в сочетании с квантово-химической рассчетной схемой ППДП (полное пренебрежение дифференциальным перекрыванием). Для кристаллов CdF$_{2}$ и PbF$_{2}$ самосогласованные расчеты электронной структуры с учетом нелокальности обменного потенциала проведены впервые. Для примесного центра PbF$_{2}$ : Cd не получено в результате расчета локальных уровней в запрещенной зоне кристалла; примесный уровень $d$-типа иона Сd$^{2+}$ в кристалле PbF$_{2}$ расположен ниже дна верхней валентной зоны (примерно на 1.5 эВ) и кристаллическим полем практически не расщепляется. На основе минимизации полной энергии центра в квазимолекулярной модели получено, что ближайшие к примеси анионы смещаются из равновесных положений идеального кристалла полносимметрично, примерно на 10% межатомного расстояния в кристалле PbF$_{2}$. Полученные результаты используются для теоретического анализа механизмов ионного переноса в кристаллах со структурой флюорита: полученное в расчете отличие электронной структуры фторида свинца от фторидов кальция и кадмия, коррелирует с наблюдающейся экспериментально аномально высокой ионной проводимостью кристалла PbF$_{2}$; по результатам расчетов находит объяснение увеличение проводимости смешанных кристаллов Pb$_{1-x}$Cd$_{x}$F$_{2}$ с ростом $x$.