镧系稀土倍半氧化物高压结构相变的系统研究

在温度、压力等热力学条件下稀土倍半氧化物具有丰富的结构信息，是凝聚态物理和材料科学领域所关注的热点之一。相对于温度研究，高压下的研究尚少而且局限，已有研究在相变途径上还存在着一些分歧。本项目研究的目的是通过对镧系元素倍半氧化物（Ln2O3）进行系统的实验研究，得到稀土倍半氧化物在高压下的结构信息和相变规律，澄清已有研究中存在的争议问题，并试图发现一些新的尚未发现的结构相变类型。我们系列地选取了9种常温常压下稳定存在的Ln2O3，利用同步辐射原位高压X射线衍射测量以及高压Raman光谱测量，对其在高压下的晶体结构相变进行了系统的测试和研究，分析和总结了不同类型Ln2O3的相变规律，并得到相变压力与稀土阳离子半径之间的内在联系。针对中等离子半径C型结构Ln2O3的相变路径不一致问题，我们给与了特别的关注，通过设计不同的实验发现剪切力会导致对称性低的结构出现，对已有文献报道中的结果差异给出了解释。针对A型结构Ln2O3在更高压力下能否出现新的相变问题，我们设计并完成了一些难度很高的兆巴压力实验，得到了初步的结构信息。在稀土倍半氧化物研究的基础上，我们还扩展了研究计划，结合激光加温技术和高压衍射测量，研究了ABO3型稀土化合物以及镓石榴石稀土化合物的高温高压结构相变。以上研究结果，为深入了解凝聚态物质在高压下的结构和行为提供了实验依据。