Average and Local Structure, Debye Temperature, and Structural Rigidity in Some Oxide Compounds Related to Phosphor Hosts

材料科学 黛比 对分布函数 刚度(电磁) 散射 德拜模型 中子散射 分子物理学 晶体结构 荧光粉 径向分布函数 结晶学 凝聚态物理 光学 物理 分子动力学 计算化学 化学 复合材料 量子力学 光电子学
作者
Kristin A. Denault,Jakoah Brgoch,Simon D. Kloß,Michael W. Gaultois,Joan Siewenie,Katharine Page,Ram Seshadri
出处
期刊:ACS Applied Materials & Interfaces [American Chemical Society]
卷期号:7 (13): 7264-7272 被引量:177
标识
DOI:10.1021/acsami.5b00445
摘要

The average and local structure of the oxides Ba2SiO4, BaAl2O4, SrAl2O4, and Y2SiO5 are examined to evaluate crystal rigidity in light of recent studies suggesting that highly connected and rigid structures yield the best phosphor hosts. Simultaneous momentum-space refinements of synchrotron X-ray and neutron scattering yield accurate average crystal structures, with reliable atomic displacement parameters. The Debye temperature ΘD, which has proven to be a useful proxy for structural rigidity, is extracted from the experimental atomic displacement parameters and compared with predictions from density functional theory calculations and experimental low-temperature heat capacity measurements. The role of static disorder on the measured displacement parameters, and the resulting Debye temperatures, are also analyzed using pair distribution function of total neutron scattering, as refined over varying distance ranges of the pair distribution function. The interplay between optimal bonding in the structure, structural rigidity, and correlated motion in these structures is examined, and the different contributions are delineated.
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