Исследование механических, электронных и колебательных свойств оксидов свинца из первых принципов

В рамках теории функционала электронной плотности с градиентным обменно-корреляционным функционалом в форме Perdew–Becke–Ernzerhof и его гибридной версией с вкладом обмена по Хартри–Фоку 25% в базисе локализованных атомных орбиталей проведено первопринципное исследование кристаллического строения, химической связи, упругих и механических свойств, зонной структуры и плотности электронных состояний, а также нормальных длинноволновых колебаний девяти фазовых модификаций монооксида, диоксида и тетраоксида свинца в условиях нормального и внешнего давления. Для описания поведения физических параметров использовалось холодное 4-х и 3-х параметрическое уравнение состояния. Параметры кристаллической структуры находятся в удовлетворительном согласии с экспериментальными данными, а упругие постоянные указывают на ее механическую стабильность и анизотропию упругих свойств. Модули упругости, сдвига, Юнга, твердость, акустические скорости и температура Дебая существенно различаются для диоксида с одной стороны и монооксида и тетрооксида с другой. Различия в электронных свойствах объясняются характером гибридизации верхних заполненных и нижних незанятых энергетических зон, проявляющимся в плотности состояний. В монооксиде с ростом давления ширина непрямой запрещенной зоны уменьшается со скоростью 0.16 eV/GPa, а прямой увеличивается со скоростью 0.13 eV/GPa. Для идентификации кристаллических фаз вычислены частоты и интенсивности активных в ИК спектрах и спектрах комбинационного рассеяния длинноволновых мод.