Mechanism of THz dielectric constant enhancement in multi-component oxide glasses investigated by infrared and THz spectroscopies
Mechanism of THz dielectric constant enhancement in multi-component oxide glasses investigated by infrared and THz spectroscopies
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红外和太赫兹光谱研究多组分氧化物玻璃中太赫兹介电常数增强的机制
DOI：
10.1016/j.jpcs.2023.111237
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发表时间：
2022
影响因子：
4
通讯作者：
Ci-Ling Pan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Osamu Wada;Doddoji Ramachari;Chan-Shan Yang;Yukihiro Harada;Takashi Uchino;Ci-Ling Pan
利用红外反射光谱和太赫兹(THz)时域谱研究了多组分氧化硅酸盐玻璃的介电性能，重点研究了高介电常数氧氟硅酸盐玻璃的介电性能。在多重洛伦兹振子模型的基础上，确定了OFS玻璃主模的振动参数和最负责任的离子对。发现最低频率模式在总的THz介电强度中占主导地位。在各种玻璃中，高频(光学)介电常数与氧的电子极化率呈超线性关系。相反，低频(THz)模对介电常数的贡献被电离性(由极化电离性参数表示)所增强，并且表现出更陡峭的对电子极化率的依赖。这一特性很好地解释了OFS玻璃(如ZNbKLSNd玻璃)获得最高太赫兹介电常数的机理。此外，对OFS玻璃中具有最低频率模式的氧离子有效电荷进行了评估，发现其行为与极化电离性参数一致，证实了这两个参数作为良好的电离性指标的相关性。
Dielectric properties of multi-component silicate oxide glasses are investigated with a focus on high dielectric constant oxyfluorosilicate (OFS) glasses by using the infrared reflection spectroscopy and terahertz (THz) time-domain spectroscopy. On the basis of multiple Lorentz oscillator model, vibrational parameters and most responsible ionic pairs are identified for major modes in OFS glasses. The lowest frequency mode is found to dominate the total THz dielectric strength. Among various glasses, the high frequency (optical) dielectric constant shows a superlinear dependence on the electronic polarizability of oxygens. In contrast, the low frequency (THz) mode contribution to the dielectric constant is enhanced by the ionicity (expressed by the polarization ionicity parameter) and exhibits an even steeper dependence on the electronic polarizability. This feature well explains the mechanism of attaining the highest THz dielectric constant in an OFS glass (e.g. ZNbKLSNd glass). Also, the oxygen ion effective charges bearing the lowest frequency modes of OFS glasses are evaluated and found to behave consistently with the polarization ionicity parameter, confirming the relevance of both of these parameters as good ionicity indicators.
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Ci-Ling Pan
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DOI：
--
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期刊：
影响因子：
--
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--
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--
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