Плотность фононных состояний твердых тел из экспериментальной теплоемкости

Abstract

Предлагается новый метод вычисления спектральной плотности фононных состояний g(ω) из экспериментальных данных по теплоемкости C(T), полученных в широком интервале температур. На начальном этапе вычислений g(ω) описывается на асимптотиках (вблизи нулевых и граничных частот). Параметры могут быть определены из кривой C(T). Полученное таким образом нулевое приближение для плотности фононных состояний g(ω) затем уточняется посредством итерационного процесса, при котором осуществляется перераспределение по частотам колебательных мод нулевого приближения. Итерационный процесс связан с уменьшением разницы между расчетной и экспериментальной теплоемкостью и управляется перераспределением колебательных мод. Метод рассмотрен для ряда модельных спектров, имеющих разную степень сложности. Полученные результаты указывают на возможность выделения до трех пиков в g(ω) с правильным описанием их формы. Вычислена плотность состояний для алюминия и сделано сравнение с результатами исследований, представленными в литературе.

The new method of determining the spectrum phonon density of states g(ω) from the experimental data in the heat capacity C(T), obtained in the wide temperature interval is suggested. At the primary stage g(ω) is described in symptomless ones (near zero and limit frequencies). The parameters can be determined from the C(T) curve. So the obtained zero coming for the phonon density of states g(ω) is made by the iteration process when the redistribution in the frequencies of the vibrating modes of the zero coming is done. The iteration process is connected with the difference reduction in the made and experimental heat capacity and managed by the redistribution of the vibrating modes. The method is viewed for the number of the model spectra with different degree of complication. The obtained results show the possibility of the singling out three peaks in g(ω) with the right description of their form. The phonon density of states for aluminum is determined and the comparison with the investigation results represented in the list of literature is done.