Optical Response of ZnMgRE Quasicrystals

• Main Author: Tumėnas, Saulius
• Other Authors: Karpus, Vytautas
• Format: Doctoral Thesis
• Language: English
• Published: Lithuanian Academic Libraries Network (LABT) 2013
• Subjects: Physics; Quasicrystals; Spectroscopic ellipsometry; Electronic structure; XRD; Optical conductivity; Kvazikristalai; Spektroskopinės elipsometrija; Elektroninė struktūra; Rentgeno struktūrinė analizė; Optinis laidumas
• Online Access: http://vddb.laba.lt/fedora/get/LT-eLABa-0001:E.02~2013~D_20130930_092532-53475/DS.005.1.01.ETD

The main goal of the dissertation was to reveal the electronic structure of ZnMgRE (RE = Y, Ho, Er) quasicrystals by investigations of their optical response. The thesis comprises experimental X-ray diffraction (XRD) and optical spectroscopy studies of the quasicrystals, a construction of their electron subsystem model, and a theoretical description of their optical response. The XRD studies were carried out to determine the reciprocal quasicrystalline lattice vectors, which define the atomic potential field acting on an electron subsystem. The optical spectroscopy studies were carried out by the combined spectroscopic ellipsometry and reflectance spectroscopy technique, based on a suggested anchor-window method. High-accuracy ZnMgRE optical conductivity spectra were recorded in the wide, 0.01 – 6 eV, spectral range. The model of ZnMgRE electron energy spectrum, previously suggested for an interpretation of experimental ZnMgRE photoemission spectra, was developed. The nearly-free-electron gas model of independent intersections was formulated in the extended zone presentation. A scheme of the theoretical optical conductivity calculations was extended to account for various positions of the Fermi level with respect to a pseudogap. The experimental ZnMgRE optical conductivity spectra can be reproduced in detail by theoretical calculations performed within the framework of the suggested electron energy spectrum model. The set of the electron energy spectrum parameters determined... [to full text] === Pagrindinis disertacijos tikslas – optinio ZnMgRE (RE = Y, Ho, Er) kvazikristalų atsako tyrimais atskleisti jų elektroninės posistemės ypatumus. Disertaciją sudaro eksperimentiniai rentgeno-difrakciniai (XRD) ir optiniai spektroskopiniai tyrimai, kvazikristalų elektroninės posistemės modelio konstravimas ir teorinis jų optinio atsako aprašymas. Atliktais eksperimentiniais XRD tyrimais buvo siekiama atskleisti kvazikristalų atvirkštinės gardelės vektorius, apibrėžiančius potencinį kvazikristalinį lauką, veikiantį į elektroninę posistemę. Optiniai spektroskopiniai tyrimai buvo atlikti kombinuotu spektroskopinės elipsometrijos ir atspindžio spektroskopijos metodu, paremtu darbe pasiūlyta inkaro lango duomenų analizės schema. Naudotas spektroskopinių tyrimų metodas įgalino atskleisti patikimus ZnMgRE optinio laidumo spektrus plačioje, 0.01 – 6 eV, spektrinėje srityje. Darbe išplėstas ZnMgRE elektronų posistemės modelis, kuris anksčiau buvo pasiūlytas kvazikristalų fotoemisinio atsako analizei. Nepriklausomų Fermi paviršiaus sankirtų su Bragg’ų plokštumomis schema formuluota išplėstiniame juostiniame atvaizdavime. Teorinė optinio laidumo skaičiavimų schema, anksčiau pasiūlyta kristalinių junginių optinio laidumo skaičiavimams, šiame darbe išplėsta įskaitant įvairias Fermi lygmens padėtis pseudotarpo atžvilgiu. Teoriniai ZnMgRE optinio laidumo skaičiavimai, atlikti darbe pasiūlyto elektroninės posistemės modelio rėmuose, detaliai atkartoja eksperimentinius optinio laidumo spektrus... [toliau žr. visą tekstą]