Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS.. Ảnh hưởng của hiệu ứng phi điều hoà và áp suất lên các đại lượng nhiệt động của các tinh thể có cấu trúc lập phương trong lý thuyết EXAFS..
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI TRỊNH PHI HIỆP ẢNH HƯỞNG CỦA HIỆU ỨNG PHI ĐIỀU HOÀ VÀ ÁP SUẤT LÊN CÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG CỦA CÁC TINH THỂ CÓ CẤU TRÚC LẬP PHƯƠNG TRONG LÝ THUYẾT EXAFS LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã chuyên ngành: 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Văn Thụ PGS TS Nguyễn Bá Đức Hà Nội - 2023 Lời cảm ơn Để hồn thiện luận án tơi xin cảm ơn quan tâm, tạo điều kiện lãnh đạo trường Đại học Tân trào, tập thể hướng dẫn thầy cô giảng dạy Khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội Gia đình, đồng nghiệp người bạn tơi Trước tiên, tơi xin nói lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến PGS TS Nguyễn Bá Đức, thầy không hướng dẫn chun mơn mà cịn truyền cảm hứng cho tơi say mê nghiên cứu nghiêm túc khoa học Tôi xin trân trọng cảm ơn PGS TS Nguyễn Văn Thụ, thầy dạy, hướng dẫn, quan tâm giúp đỡ tạo điều kiện cho suốt thời gian làm NCS Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Huy Thảo, Khoa Vật lý tập thể thầy giảng dạy Khoa, Phịng Đào tạo trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành luận án Tơi xin trân trọng cảm ơn lãnh đạo trường Đại học Tân Trào, Phòng Quản lý sinh viên, đồng nghiệp giúp đỡ động viên trình học tập, nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin nói lời cảm ơn sâu sắc đến bố mẹ tôi, người sinh thành, dạy bảo nhân cách, đạo đức, văn hóa sống, lịng biết ơn vị tha Bố mẹ đồng hành bên suốt đời Tôi xin cảm ơn tới tồn thể người thân đại gia đình ủng hộ, động viên vật chất lẫn tinh thần suốt thời gian học tập Hà Nội, ngày 22 tháng năm 2023 Trịnh Phi Hiệp i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án kết mà thân tơi nghiên cứu, thực thời gian làm nghiên cứu sinh Cụ thể: Phần mở đầu Chương 1, tổng quan giới thiệu vấn đề trước liên quan đến luận án Nội dung Chương Chương 4, phụ lục sử dụng kết thực với thầy hướng dẫn cộng Tôi khẳng định kết luận án “Ảnh hưởng hiệu ứng phi điều hoà áp suất lên đại lượng nhiệt động tinh thể có cấu trúc lập phương lý thuyết EXAFS” kết mới, không trùng lặp với kết luận án cơng trình có Trịnh Phi Hiệp ii Mục lục Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Các ký hiệu chung vi Danh sách bảng .vii Danh sách hình vẽ viii PHẦN MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ PHỔ CẤU TRÚC TINH TẾ HẤP THỤ TIA X 1.1 Bức xạ tia X 1.2 Bức xạ Synchrotron 1.3 Lý thuyết phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X 10 1.4 Ảnh Fourier phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X .13 1.5 Hàm phân bố hiệu dụng .15 1.6 Hệ số Debye - Waller 18 1.7 Biên độ pha phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X mở rộng………… 20 1.8 Thế tương tác phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X mở rộng……… 21 1.9 Kết luận Chương 23 Chương LÝ THUYẾT VỀ PHỔ CẤU TRÚC TINH TẾ HẤP THỤ TIA X MỞ RỘNG PHI ĐIỀU HÒA 24 iii 2.1 Phổ EXAFS phi điều hòa 24 2.2 Mơ hình Debye Einstein EXAFS phi điều hịa 26 2.2.1Mơ hình Debye tương quan phi điều hòa 26 2.2.2Mơ hình Einstein tương quan phi điều hịa 31 2.3 Phép khai triển cumulant dựa vào ACEM phổ EXAFSphi điều hòa 33 2.4 Hệ số Debye-Waller phi điều hòa .41 2.5 Hệ số giãn nở nhiệt .42 2.5.1Hệ số giãn nở khối 43 2.5.2Hệ số giãn nở tuyến tính 46 2.6 Hệ số phi điều hịa đóng góp hiệu ứng phi điều hịa vào biên độ phổ EXAFS 47 2.7 Pha phổ EXAFS phi điều hòa 50 2.8 Hiệu ứng lượng tử nhiệt độ giới hạn 51 2.8.1Biểu diễn tham số nhiệt động qua cumulant bậc 51 2.8.2Hiệu ứng lượng tử nhiệt độ giới hạn 52 2.9 Kết luận chương 54 Chương SỰ PHỤ THUỘC VÀO ÁP SUẤT, TỶ LỆ PHA TẠP VÀ NHIỆT ĐỘ CỦA CÁC ĐẠI LƯỢNG NHIỆT ĐỘNG TRONG PHỔ EXAFS PHI ĐIỀU HÒA .55 3.1 Sự phụ thuộc vào áp suất đại lượng nhiệt động 55 3.1.1Áp dụng ACEM nghiên cứu ảnh hưởng áp suất vào cumulant EXAFS phi điều hòa 55 3.1.2Áp dụng mơ hình Debye tương quan phi điều hịa nghiên cứu ảnh hưởng áp suất vào cumulant bậc hai EXAFS phi điều hòa 57 3.2 Sự phụ thuộc vào tỉ lệ pha tạp cumulant 59 iv 3.3 Sự phụ thuộc vào tỉ lệ pha tạp tham số nhiệt động phổ EXAFS phi điều hòa 61 3.3.1Hệ số giãn nở nhiệt 61 3.3.2Hệ số phi điều hòa phổ EXAFS 62 3.3.3Pha dao động phổ EXAFS phụ thuộc vào tỷ lệ pha tạp .62 3.4 Biểu thức tham số nhiệt động hệ vật liệu có cấu trúclập phương tâm khối (bcc)… 63 3.5 Biểu thức tham số nhiệt động hệ vật liệu có cấu trúc lập phương tâm diện (fcc)… 70 3.6 Biểu thức tham số nhiệt động hệ vật liệu có cấu trúc lập phương đơn giản (sc) .72 3.7 Kết luận chương 75 Chương ÁP DỤNG TÍNH SỐ ĐỐI VỚI MỘT SỐ TINH THỂ VÀ HỢP KIM LIÊN KIM LOẠI 76 4.1 Xác định tham số Morse lý thuyết - áp dụng tinh thể fcc có cấu trúc kiểu kim cương 76 4.2 Sự phụ thuộc nhiệt độ hàm dịch chuyển tương quancủa nguyên tử tác dụng áp suất 85 4.3 Kết luận chương 99 KẾT LUẬN 100 DANH MỤC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 102 v Các ký hiệu chung Trong luận án sử dụng ký hiệu sau: Viết tắt ACEM ACDM Tên Anharmonic-correlated Einstein model (Mơ hình Einstein tương quan phi điều hịa) Anharmonic Correlated Debye Model (Mơ hình Debye tương quan phi điều hòa) bcc body-centered cubic (Hệ lập phương tâm khối) DCF Displacement Corelation function (Hàm dịch chuyển tương quan) DWF EXAFS fcc MSRD MSD Debye-Waller Factor (Hệ số Debye-Waller) Extended X-ray Absorption Fine Structure (Phổ cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X hay phổ EXAFS) face-centered cubic (Hệ lập phương tâm mặt) Mean Square Relative Displacement (Độ dịch chuyển tương đối trung bình bình phương) Mean square displacement (Độ dịch chuyển trung bình bình phương) sc SMM simple cubic (Hệ lập phương đơn giản) Statistical Moment Menthod (Phương pháp thống kê moment) SFCs Spring Force Constants (Hằng số lực đàn hồi hiệu dụng) vi Danh sách bảng 2.1 Biểu thức cumulant, hệ số dãn nở nhiệt hệ thức tương quan .53 4.1 Các tham số Morse hiệu dụng theo tính tốn lý thuyết (LT) tinh thể Si, Ge SiGe So sánh với số kết thực nghiệm (TN) [28, 60] 83 4.2 Các giá trị số đàn hồi ×10−11N/m Si, Ge theo lý thuyết giá trịΣ thực nghiệm [68] .83 4.3 Các tham số Morse, số lực hiệu dụng ảnh hưởng áp suất lên đến 14 GPa 84 4.4 Các tham số Y12 ϕ12 Morse áp suất P=0 GPa so sánh với thực nghiệm [57, 60] 93 4.5 Hằng số lực đàn hồi hiệu dụng tham số bậc ba so sánh với thực nghiệm [57, 60] 93 4.6 Tham số Morse, số lực đàn hồi hiệu dụng tham số bậc ba Cu50Ag50 ảnh hưởng áp suất .94 vii Danh sách hình vẽ 1.1 Phổ liên tục tia X phổ xạ đặc trưng 1.2 Tương tác electron với mơ hình đơn giản nguyên tử 1.3 Hệ số hấp thụ ϵ(E) có phần cấu trúc tinh tế hấp thụ tia X 1.4 Ảnh Fourier phổ XAFS tinh thể đồng [47] 14 1.5 Hệ số giãn nở nhiệt mạng a mô tả bất đối xứng .22 4.1 Cấu trúc kiểu kim cương không gian Fd3m 77 4.2 Sự tương quan thể tích áp suất phương trình trạng thái nguyên tử Silic 84 4.3 Sự tương quan thể tích áp suất phương trình trạng thái nguyên tử Germani 85 4.4 Điện hiệu dụng phi điều hòa tinh thể Si SiGe so sánh với hiệu ứng điều hòa .86 4.5 Điện hiệu dụng phi điều hòa tinh thể Ge SiGe so sánh với hiệu ứng điều hòa .86 4.6 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ độ dịch chuyển trung bình bình phương MSD tác dụng áp suất lên đến 14 GPa 4.7 87 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ độ dịch chuyển tương đối trung bình bình phương MSRD tác dụng áp suất lên đến 14 GPa 87 viii 4.8 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất cumulant bậc hai σ 2(T, P) Cu, Ag, CuxAg(1−x) (x = 0, 72; 0, 5) GPa (a); Đối với CuxAg(1−x) x = 0, áp suất lên đến 14 GPa (b) 95 4.9 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất độ dịch chuyển trung bình bình phương u2(T, P) Cu, Ag, CuxAg(1−x) (x = 0, 72; 0, 5) GPa (a); Đối với Cu50Ag50 áp suất lên đến 14 GPa (b) 95 4.10 Sự phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất hàm tương quan CR(T, P) Cu, Ag, CuxAg(1−x) (x = 0, 72; 0, 5) GPa (a); Đối với Cu50Ag50 áp suất lên đến 14 GPa (b) 96 4.11 Tỷ lệ tương quan σ2/u2CR Cu50Ag50 GPa (a) 14 GPa (b) 97 ix