Учет квантовых эффектов при обработке спектров EXAFS в системах с высокой степенью ангармонизма

А.И. Лебедев, И.А. Случинская

Московский государственный университет, физический факультет

EXAFS-спектроскопия используется для изучения нанообъектов в течение многих лет. Эти объекты характеризуются высоким ангармонизмом колебаний поверхностных атомов, и поэтому необходимо развитие адекватных методов обработки экспериментальных данных.

В работе [1] нами был предложен метод обработки спектров EXAFS систем с высокой степенью ангармонизма в классическом приближении. Однако при низких температурах в таких системах может оказаться принципиальным учет квантовых эффектов в движении атомов. В настоящей работе предложен подход, в котором обработка спектров EXAFS проводится с учетом точных выражений квантовой статистики. Минимизация расхождения между экспериментальными и теоретическими спектрами осуществлялась симплекс-методом и методом Пауэлла. На каждом шаге итерации решалось уравнение Шредингера для атома, движущегося в сильно анизотропном и ангармоническом потенциале, и находился набор собственных волновых функций и собственных значений. Из этих данных рассчитывались функция распределения и теоретический спектр EXAFS.

Настоящий метод был применен к задаче о движении атома Ge в сильно ангармоническом анизотропном потенциале в кристаллах GeTe и твердого раствора Ge0.7Sn0.3Te. Результаты квантовомеханических расчетов сравнивались с данными, полученными при обработке тех же спектров EXAFS в классическом приближении [1]. Глубина потенциальной ямы оказалась заметно больше, чем в классическом приближении. Неожиданным оказалось и то, что уровень нулевых колебаний близок к максимуму потенциального рельефа, и переход атома Ge между эквивалентными минимумами происходит практически безактивационно.

Настоящая работа выполнена при поддержке РФФИ, грант N 03-02-16523.

[1] A.I. Lebedev, I.A. Sluchinskaya, Crystallography Reports, 49, Suppl. 1, S94 (2004).