Published January 14, 2022 | Version v1
Publication Open

Exceptional phonon point versus free phonon coupling in Zn1−xBexTe under pressure: an experimental and ab initio Raman study

Creators

  • 1. Laboratoire de Chimie Organique
  • 2. University of Aveiro
  • 3. Institute of Mineralogy, Materials Physics and Cosmochemistry
  • 4. Soleil Synchrotron
  • 5. KIIT University
  • 6. Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research
  • 7. Laboratoire de Cristallographie, Résonance Magnétique et Modélisations
  • 8. Czech Academy of Sciences, Institute of Physics

Description

Abstract Raman scattering and ab initio Raman/phonon calculations, supported by X-ray diffraction, are combined to study the vibrational properties of Zn 1−x Be x Te under pressure. The dependence of the Be–Te (distinct) and Zn–Te (compact) Raman doublets that distinguish between Be- and Zn-like environments is examined within the percolation model with special attention to x ~ (0,1). The Be-like environment hardens faster than the Zn-like one under pressure, resulting in the two sub-modes per doublet getting closer and mechanically coupled. When a bond is so dominant that it forms a matrix-like continuum, its two submodes freely couple on crossing at the resonance, with an effective transfer of oscillator strength. Post resonance the two submodes stabilize into an inverted doublet shifted in block under pressure. When a bond achieves lower content and merely self-connects via (finite/infinite) treelike chains, the coupling is undermined by overdamping of the in-chain stretching until a «phonon exceptional point» is reached at the resonance. Only the out-of-chain vibrations «survive» the resonance, the in-chain ones are «killed». This picture is not bond-related, and hence presumably generic to mixed crystals of the closing-type under pressure (dominant over the opening-type), indicating a key role of the mesostructure in the pressure dependence of phonons in mixed crystals.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتم الجمع بين تشتت رامان التجريدي وحسابات رامان/الفونون في البداية، بدعم من حيود الأشعة السينية، لدراسة الخصائص الاهتزازية للزنك 1× Be × Te تحت الضغط. يتم فحص اعتماد مزدوجات Be - Te (المتميزة) و Zn - Te (المدمجة) التي تميز بين البيئات الشبيهة بـ Be - و Zn ضمن نموذج الترشيح مع إيلاء اهتمام خاص لـ x ~ (0،1). تصلب البيئة الشبيهة بـ Be أسرع من البيئة الشبيهة بـ Zn تحت الضغط، مما أدى إلى اقتراب النمطين الفرعيين لكل مزدوج واقترانهما ميكانيكيًا. عندما تكون الرابطة مهيمنة لدرجة أنها تشكل سلسلة متصلة تشبه المصفوفة، فإن نمطيها الفرعيين يتقاطعان بحرية عند الرنين، مع نقل فعال لقوة المذبذب. بعد الرنين، يستقر الوضعان الفرعيان في مقلوب مزدوج مقلوب في كتلة تحت الضغط. عندما يحقق الرابط محتوى أقل ويتصل ذاتيًا فقط عبر سلاسل ثلاثية (محدودة/غير محدودة)، يتم تقويض الاقتران من خلال الإفراط في الامتداد داخل السلسلة حتى يتم الوصول إلى "نقطة استثنائية للفونون" عند الرنين. فقط الاهتزازات خارج السلسلة "تنجو" من الرنين، يتم "قتل" الاهتزازات داخل السلسلة. هذه الصورة ليست مرتبطة بالروابط، وبالتالي يفترض أنها عامة للبلورات المختلطة من نوع الإغلاق تحت الضغط (المهيمن على النوع الافتتاحي)، مما يشير إلى دور رئيسي للبنية المتوسطة في اعتماد ضغط الفونونات في البلورات المختلطة.

Translated Description (French)

La diffusion Raman abstraite et les calculs ab initio Raman/phonon, soutenus par la diffraction des rayons X, sont combinés pour étudier les propriétés vibrationnelles de Zn 1−x Be x Te sous pression. La dépendance des doublets Raman Be–Te (distinct) et Zn–Te (compact) qui distinguent les environnements de type Be et Zn est examinée dans le modèle de percolation avec une attention particulière à x ~ (0,1). L'environnement de type Be durcit plus rapidement que celui de type Zn sous pression, ce qui permet aux deux sous-modes par doublet de se rapprocher et de se coupler mécaniquement. Lorsqu'une liaison est si dominante qu'elle forme un continuum matriciel, ses deux sous-modes se couplent librement au croisement à la résonance, avec un transfert efficace de la force de l'oscillateur. Après la résonance, les deux sous-modes se stabilisent en un doublet inversé décalé en bloc sous pression. Lorsqu'un lien atteint un contenu inférieur et se connecte simplement via des chaînes d'arbres (finies/infinies), le couplage est compromis par un amortissement excessif de l'étirement en chaîne jusqu'à ce qu'un « point exceptionnel de phonon » soit atteint à la résonance. Seules les vibrations hors chaîne « survivent » à la résonance, les vibrations en chaîne sont « tuées ». Cette image n'est pas liée à la liaison, et donc vraisemblablement générique aux cristaux mixtes du type fermeture sous pression (dominant sur le type ouverture), indiquant un rôle clé de la mésostructure dans la dépendance à la pression des phonons dans les cristaux mixtes.

Translated Description (Spanish)

Los cálculos abstractos de dispersión Raman y Raman/fonones ab initio, respaldados por difracción de rayos X, se combinan para estudiar las propiedades vibracionales de Zn 1−x Be x Te bajo presión. La dependencia de los dobletes de Raman Be-Te (distintos) y Zn-Te (compactos) que distinguen entre entornos similares a Be y Zn se examina dentro del modelo de percolación con especial atención a x ~ (0,1). El entorno de tipo Be se endurece más rápido que el de tipo Zn bajo presión, lo que hace que los dos submodos por doblete se acerquen y se acoplen mecánicamente. Cuando un enlace es tan dominante que forma un continuo similar a una matriz, sus dos submodos se acoplan libremente al cruzarse en la resonancia, con una transferencia efectiva de la fuerza del oscilador. Después de la resonancia, los dos submodos se estabilizan en un doblete invertido desplazado en bloque bajo presión. Cuando un enlace logra un contenido más bajo y simplemente se autoconecta a través de cadenas arbóreas (finitas/infinitas), el acoplamiento se ve socavado por la sobreamortiguación del estiramiento dentro de la cadena hasta que se alcanza un «punto excepcional de fonón» en la resonancia. Solo las vibraciones fuera de la cadena «sobreviven» a la resonancia, las que están en la cadena «mueren». Esta imagen no está relacionada con el enlace y, por lo tanto, es presumiblemente genérica para los cristales mixtos del tipo de cierre bajo presión (dominante sobre el tipo de apertura), lo que indica un papel clave de la mesoestructura en la dependencia de la presión de los fonones en los cristales mixtos.

Files

s41598-022-04815-w.pdf.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:47d1abf130a67e23088d9408af0ff1f0
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
نقطة صوتية استثنائية مقابل اقتران صوت حر فيZn1 - xBexTe تحت الضغط: دراسة رامان تجريبية وبداية
Translated title (French)
Point de phonon exceptionnel versus couplage de phonon libre dans Zn1− xBexTe sous pression : une étude Raman expérimentale et ab initio
Translated title (Spanish)
Punto de fonón excepcional versus acoplamiento de fonones libres en Zn1-xBexTe bajo presión: un estudio Raman experimental y ab initio

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4206992046
DOI
10.1038/s41598-022-04815-w

Is supplement to
https://openalex.org/W800251536 (Other)
https://openalex.org/W4287877216 (Other)
https://openalex.org/W2595508481 (Other)
https://openalex.org/W240981405 (Other)
https://openalex.org/W2071676860 (Other)
https://openalex.org/W2065301963 (Other)
https://openalex.org/W2063391978 (Other)
https://openalex.org/W2025274054 (Other)
https://openalex.org/W1995432846 (Other)
https://openalex.org/W1971266604 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1549317192
  • https://openalex.org/W1920519889
  • https://openalex.org/W1969378481
  • https://openalex.org/W1977951483
  • https://openalex.org/W1980689891
  • https://openalex.org/W1982262018
  • https://openalex.org/W1982389992
  • https://openalex.org/W1984475532
  • https://openalex.org/W1989544029
  • https://openalex.org/W1992617006
  • https://openalex.org/W1992753351
  • https://openalex.org/W1996029225
  • https://openalex.org/W2009378088
  • https://openalex.org/W2010283975
  • https://openalex.org/W2010871009
  • https://openalex.org/W2016258044
  • https://openalex.org/W2026924684
  • https://openalex.org/W2031185996
  • https://openalex.org/W2034389989
  • https://openalex.org/W2036113194
  • https://openalex.org/W2042115924
  • https://openalex.org/W2048536352
  • https://openalex.org/W2057225893
  • https://openalex.org/W2061568129
  • https://openalex.org/W2068972463
  • https://openalex.org/W2069602780
  • https://openalex.org/W2073321746
  • https://openalex.org/W2083664986
  • https://openalex.org/W2085894695
  • https://openalex.org/W2093535552
  • https://openalex.org/W2094819137
  • https://openalex.org/W2127108218
  • https://openalex.org/W2141704677
  • https://openalex.org/W2318991590
  • https://openalex.org/W2479330061
  • https://openalex.org/W2774723619
  • https://openalex.org/W2890292748
  • https://openalex.org/W2973140000
  • https://openalex.org/W3106204762
  • https://openalex.org/W4237480569