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Ann. Phys.
Volume 14, Number 8, 1973-1974
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Page(s) | 319 - 401 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/anphys/197314080319 | |
Published online | 25 April 2017 |
Dynamique de réseau de composés ANB8-N présentant la structure de la blende
Lattice dynamics of several ANBN-8 compounds having the zinc blende structure
Laboratoire de Physique des Solides (associé au C. N. R. S.) Université de Paris VI (Professeur M. Balkanski), 4, Place Jussieu — F 75230 - Paris Cedex 05, France.
La dynamique de réseau de 15 composés présentant la structure de la blende est étudiée dans les termes du modèle de Karo-Hardy. Celui-ci est simplifié par une supposition concernant les polarisabilités mécaniques, définissant ainsi l’Approximation des Liaisons Déformables, caractérisée par 5 paramètres à long rayon d’action et 10 paramètres à court rayon d’action. Dans un but de comparaison, les modèles des ions rigides à 11 paramètres sont appliqués simultanément. Les courbes de dispersion et les densités du spectre des phonons sont calculées, à l’aide des deux modèles, pour 8 composés : ceux pour lesquels les mesures de diffusion de neutrons existent.
L’ajustement des paramètres des modèles est effectué en plusieurs étapes, qui correspondent aux différents degrés de simplification des forces à court rayon d’action. Les paramètres ainsi ajustés ne sont pas dépourvus de signification physique et leur comparaison révèle certaines tendances :
Les paramètres de forces entre premiers voisins varient comme des fonctions monotones de la distance interatomique. Leur traduction en paramètres de forces de valence (« Valence force field ») montre que l’interaction entre premiers voisins est dominée par les forces à deux corps dans les composés I-VII et par les forces à trois corps dans les composés IV-IV et III-V, les composés II-VI présentant un cas intermédiaire. La traduction des mêmes paramètres en forces d’étirement et de fléchissement de la liaison montre que le rapport fléchissement/étirement diminue avec l’ionicité du cristal, pour disparaître à l’approche de l’ionicité critique, où la transition de phase blende/structure NaCl a lieu.
Il ressort que la charge ionique statique (un des paramètres du modèle) est approximativement une fonction linéaire d’ionicité de Pauling. Cette variation est interprétée et les échelles thermochimique et spectroscopique d’ionicité sont comparées. Une modification de la définition de Pauling, qui pourrait remédier à certaine contradiction interne de cette dernière, est suggérée.
Abstract
Lattice dynamics of 15 compounds having the zinc-blende structure is studied in terms of the Karo-Hardy model. Its general form is simplified by an assumption concerning mechanical polarisabilities, which defines the Deformable Bond Approximation, described by 5 long range and 10 short-range parameters. For the sake of comparison, an 11-parameter Rigid Ion Model is applied at the same time. Dispersion curves and phonon densities of states are calculated, both in DBA and RIM, for 8 compounds: those for which the neutron diffraction measurements exist.
The numerical procedure for fitting the model parameters to the experimental data is decomposed into several stages, corresponding to various degrees of simplification in the description of short-range forces. Model parameters established it this way may be supposed to have some physical significance and their comparison for various compounds reveals definite trends:
Force parameters between first neighbours are found to be monotoneous functions of interatomic distance. When these forces are translated into Valence Force Field parameters, it turns out that the first-neighbour interaction is basically a two-body one in the I-VII compounds; on the contrary, in IV-IV and III-V compounds the three-body forces are needed for its description, whereas II- VI compounds represent an intermediate case. The same first-neighbour parameters, translated into bond-bending and bond-stretching forces, show that the ratio bond bending/stretching decreases with bond ionicity and disappears as the lattice approaches the critical value at which the phase transition ZB structure/NaCl structure occurs.
Static ionic charge (one of the fitted model parameters) is found to be approximately a linear function of Pauling ionicity and a simple analytical formula is derived for this correlation. Thermochemical and spectroscopic definitions of ionicity are compared and it is suggested how a simple modification of the definition of the Pauling scale can remove certain internal contradictions of the latter notion.
© Masson et Cie, Paris, 1973