PrMnO$_3$和CaMnO$_3$中声子模式的红外研究

在300至4 K的温度范围内，研究了正交锰矿PrMnO$_3$和CaMnO$_3$在光学声子模式频率范围内的红外反射光谱。通过基于洛伦兹模型的拟合程序分析了这两种材料的红外声子谱，并与晶格动力学计算结果进行比较，将其归属为$Pnma$结构的特定振动模式。计算在壳模型框架内进行，使用短程Born-Mayer-Buckingham势和长程库仑势，其参数经过优化，使计算出的拉曼和红外活性声子频率以及晶格参数与实验值匹配。我们发现PrMnO$_3$和CaMnO$_3$的红外声子频率值之间存在密切对应关系，这表明用Ca$^{2+}$离子取代Pr$^{3+}$离子会导致中、高能红外声子频率降低，而低能红外声子频率升高。然而，实验获得的这两种材料的红外声子振幅似乎不相关。对这些模式振动模式的比较研究表明，它们大多对应于复杂的原子振动，从PrMnO$_3$到CaMnO$_3$差异显著，不能仅归因于某一特定类型的振动（外部、弯曲或伸缩模式）。特别是，这些结果证实了CaMnO$_3$的结构与理想（立方）钙钛矿结构相去甚远。