Bi12SiO20晶体拉曼散射特性的从头计算研究：A/E声子模式分离与晶格动力学揭示

《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》：Ab initio insight into the Raman scattering peculiarities of Bi 12SiO 20 crystal

本文通过结合偏振拉曼散射实验与第一性原理计算，解决了立方结构Bi12SiO20（BSO）晶体中A/E对称性声子模式难以区分的难题。研究证实了晶格动力学稳定性，计算的热容与实验吻合，为理解其压电、光电性能提供了振动光谱学基础。

　　

Highlight

BSO晶体结构由规则SiO₄四面体和扭曲的BiO₅□（□代表空位）八面体构成（图2）。SiO₄四面体形成立方晶格，单元胞每个角落和中心各有一个SiO₄基团。氧原子分为O₁、O₂、O₃三种类型，其中SiO₄四面体由O₃原子构成，而五种不同氧原子共同形成独特的配位环境。

Conclusions

通过整合拉曼散射实验与从头计算，我们完成了对BSO晶格动力学的系统性研究。特殊拉曼散射配置成功分离了立方晶体固有的A+E混合模式中的A型声子模。基于第一性原理计算对实验振动谱进行解读，整个布里渊区均未出现虚频声子，证实了晶格动力学稳定性。计算声子态密度推导的热容与实验数据一致，偏振拉曼谱的理论与实验结果高度吻合，验证了理论模型的可靠性。