CdWO₄ 压力诱导相变的光学和结构研究

报道了 CdWO₄ 在高达 23 GPa 高压下的光吸收。在 19.5 GPa 检测到相变的开始，与先前的拉曼光谱研究吻合良好。利用单晶同步辐射 X 射线衍射，在 22 GPa 解析了 CdWO₄ 高压相的晶体结构。对称性从低压黑钨矿相的空间群 P2/c 变为高压后黑钨矿相的空间群 P2₁/c，并伴随晶胞体积加倍。钨和镉离子的八面体氧配位在相变时分别增加到 [7] 重和 [6+1] 重配位。利用粉末 X 射线衍射重新评估了 CdWO₄ 低压相在高达 15 GPa 的压缩率，得到体弹模量 B₀ = 123 GPa。低压相的直接带隙随压缩增加，在 16.9 GPa 处以 12 meV/GPa 的速率增加。此时一个间接带隙越过直接带隙，并以 -2 meV/GPa 的速率减小，直至 19.5 GPa 相变开始。在相变处，带隙塌缩 0.7 eV，另一个直接带隙以 -50 meV/GPa 的速率减小，直至最大测量压力。通过从头算计算确认了后黑钨矿结构的稳定性，发现后黑钨矿型相在 18 GPa 时比黑钨矿相更稳定。基于空间群 P2₁/c 的晶格动力学计算很好地解释了先前在高压后黑钨矿相中测量的拉曼活性模式。进一步结合计算讨论了黑钨矿相中压力诱导的带隙交叉以及高压相中直接带隙的压力依赖性。