Изгибная жесткость слоев и ее проявление в колебательных характеристиках сильно анизотропных слоистых кристаллов. Собственные частоты и условия устойчивости в квазидвумерных системах

Abstract

Исследованы причины возникновения изгибной жесткости слоев в сильно анизотропных слоистых кристаллах. Рассмотрены как структуры, состоящие из слабосвязанных между собой моноатомных слоев (в частности, графита), так и сформированные слабосвязанными структурными элементами, состоящими из нескольких монослоев, связь между которыми существенно сильнее (например, в дихалькогенидах переходных металлов). Проанализировано влияние изгибной жесткости на фононные спектры данных соединений - квазиизгибное искривление дисперсионных кривых фононных мод, поляризованных нормально к слоям, и особенности фононных плотностей состояний, обусловленные пересечением квазиизгибных колебательных ветвей с низкочастотными оптическими модами.

Досліджено причини виникнення згинаючої твердості шарів у сильно анізотропних шаруватих кристалах. Розглянуто як структури, що складаються зі слабозв’язаних між собою моноатомних шарів (зокрема, графіта), так і сформовані слабкозв’язаними структурними елементами, що складаються з декількох моношарів, зв’язок між якими істотно сильніше (наприклад, у діхалькогенідів перехідних металів). Проаналізовано вплив згинаючої твердості на фононні спектри даних сполук — квазізгинаюче скривлення дисперсійних кривих фононних мод, які поляризовані нормально до шарів, та особливості фононних густин станів, що обумовлені перетинанням квазізгинаючих коливальних гілок з низькочастотними оптичними модами.

The causes for flexural rigidity of layers in highly anisotropic layered crystal are explored. The study concerns the structures which consist of weakly connected monoatomic layers (in particular, graphite) and those which are generated by weakly connected structural elements composed of several monolayers with a stronger interlamellar bond (e.g. dichalcogenides of transition metals). The influence of flexural rigidity on the phonon spectra of the above compounds, resulting in a «quasi-flexural» curvature of the dispersion curves of the phonon modes polarized normally to the layers and the specific features of the state phonon densities caused by theintersection of quasi-flexural vibrational branches and low-frequency optical modes, are analyzed.