6H型六方钙钛矿相BaGeO_(3)的高温高压合成

利用金刚石对顶砧高压装置,结合显微激光双面加热技术,对BaGeO_(3)开展了高温高压实验研究。常温常压下赝硅灰石相的BaGeO_(3)于12 GPa左右开始非晶化。进一步加压到22 GPa并对已完全非晶化的BaGeO_(3)样品进行(1800±200)K的高温处理,拉曼光谱显示其转变成一种未见报道的高压新相。在0~17.4 GPa压力范围对BaGeO_(3)高压新相开展同步辐射X射线衍射测试,其衍射谱可以用6H型六方钙钛矿相进行指标化,并且卸压到常压时仍保持稳定。以6H型钙钛矿相为结构模型,分别对17.4 GPa和常压下的X射线衍射谱进行Rietveld结构精修,获得其结构参数。应用二阶Birch-Murnaghan状态方程拟合实验体积-压力数据,得到其体弹模量K0=150(2)GPa和零压晶胞体积V0=373.0(3)Å3。在实验研究的基础上,对6H型钙钛矿相BaGeO_(3)进行第一性原理理论计算,所得不同压力下的晶格常数和体积数据与实验结果符合得很好,状态方程参数K0=153(1)GPa,V0=374.2(1)Å3。20.0 GPa时计算的拉曼光谱也很好地描述了拉曼实验测量结果。研究结果补充了赝硅灰石相BaGeO_(3)在更高温压条件下的结构相转变。6H型钙钛矿相BaGeO_(3)的获得为进一步表征该相的物理化学性质奠定了基础,为开发高性能钙钛矿结构锗酸盐材料提供了可能性,同时对于理解硅酸盐钙钛矿结构的相变规律及稳定性、地球下地幔物理化学性质及其变化等具有重要的指示意义。