Вестник Кольского научного центра РАН №2, 2022 г.

перспективных с точки зрения сорбционных и ио­ нообменных свойств [Чуканов и др., 2005], матриц для захоронения токсичных и радиоактивных отходов [Стефановский и др., 2016], оптически активных сред полупроводниковых материалов [Gaft et al., 2005; Kaminskii, 2007], а также матери­ алов, характеризующихся низкоразмерными магнитными свойствами [Vasiliev et al., 2015]. Ряд соединений с минералоподобными структурами (в частности, фосфаты) рассматриваются в каче­ стве основы литий-ионных аккумуляторов благо­ даря своей термодинамической и кинетической стабильности [Antipov et al., 2015]. В данной работе представлено обобщение некоторых промежуточных данных, получен­ ных в результате систематического иссле­ дования ряда минералов и их синтетических аналогов, что позволило сделать выводы об особенностях их строения, а также выявить некоторые корреляции между структурными особенностями и некоторыми физическими свойствами. Соединения со структурным типом апатита Природные и синтетические представите­ ли структурного семейства апатита имеют общую формулу (Z = 2) IXM12VIIM23(IVTO4)3X [White et al., 2005; Pasero et al., 2010]. При этом благода­ ря широким вариациям химических составов как в катионной, так и в анионной части, число представителей данного семейства ежегодно пополняется. Особый интерес связан с син­ тетическими представителями, как стабиль­ ными неорганическими матрицами для допи­ рования редкоземельными ионами с целью получения новых люминесцентных материа­ лов [Liu et al., 2022]. Нами был предложен новый подход к умень­ шению ширины запрещенной зоны, основанный на анионных замещениях в соединениях с об­ щей формулой Ca9R(PO4)s(XO4)F2 (R = La3+, Eu3+; X = Si4+, Ge4+, Sn4+, Mn4+) [Liu et al., 2021]. Выпол­ ненные DFT расчеты показали, что непрерыв­ ное внедрение [Х04]4--тетраэдров (X = Si4+, Ge4+, Sn4+, Mn4+) в кристаллическую структуру может значительно уменьшить ширину запрещенной зоны, особенно в случае гомовалентного [PO 4 ]4- ^ [MnO4]4-замещения (Рис. 1). Расчетная и экспе­ риментальная ширины запрещенной зоны син­ тезированного соединения CagLa(PO4)s(MnO4) F= составили 0.80 и 2.57 эВ, соответственно, что является оптимальным для дальнейшего применения данного материала в солнечных элементах. Установлено, что уровни энергии Рис. 1. Рассчитанные зоны проводимости для соединений с общей формулой Ca9La(PO4)s(xO4)F2 (X = Si, Ge, Sn, Mn) (a), а также локальные плотности состояний для [PO 4 ]-, [SiO^, [GeO^, [SnO4]- и [MnO4]-тетраэдров (b-f) [Liu et al., 2022]. 8