Мягкомодовая динамика и температурная эволюция корреляций ионных смещений в сегнетоэлектрике релаксоре магнониобате свинца

• Автор: Бурковский, Роман Георгиевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Обзор литературы

1.1. Общая информация

1.2. Структура и химическое упорядочение-в релаксорах

1.3. Полярные нанообласти и диффузное рассеяние

1.4. Радиальная компонента диффузного рассеяния

1.5. Динамика решетки

1.6. Тонкие пленки релаксоров

2. Двухмодовое поведение мягкой моды в РЬЛ^/зМЬг/зОз

3. Температурно-независимые компоненты диффузного рассеяния

в РЫ^1/31ЧЬ2/зОз
3.1. Модель анизотропно-скоррелированных ионных смещений . :
3.2. Модель микродеформаций решетки, вызванных упругими дефектами
3.3. Эффекты коненчного экспериментального разрешения .
3.4. Микроскопическая природа температурно-независимого диффузного рассеяния
4. Полярные и неполярные вклады в ионные смещения ниже температуры Бернса
5. Исследование фононных дисперсионных кривых в тонких пленках релаксоров
5.1. Методика
5.2. Тестовые измерения неупругого отклика
5.3. Исследование фононных дисперсионных кривых
Заключение
Благодарности
Литература

Введение
Актуальность работы
Разупорядочснные сегнетоэлектрики являются основой большинства современных сегнето- и пьезоэлектрических материалов, ведется активный поиск новых методов и подходов к созданию новых материалов с улучшенными характеристиками на их основе. Особое место среди наиболее перспективных разупорядоченных сегнетоэлектриков занимают сегнетоэлектрики редакторы, существенно превосходящие по ряду параметров широко используемые в настоящее время материалы. С момента открытия более 50 лет назад Г. А. Смоленским редакторы являются предметом активного изучения. Достаточно хорошо изучены макроскопические свойства, для их описания выдвинут ряд моделей. В то же время, стоящие за наблюдаемыми макросвойствами особенности микроскопической структуры и атомной динамики остаются в настоящее время в значительной степени непонятными и требуют разъяснения для построения согласованной модели релаксоров, необходимой для создания новых материалов с заранее заданными свойствами. Важными открытыми вопросами в данной области на сегодняшний день являются вопросы микроскопических механизмов, ответственных за формирование полярных нанообластей, связи этих механизмов с мягкомодовой динамикой и квазистатическими структурными искажениями. В частности, особый интерес представляет информация о данных механизмах в важных с практической точки зрения тонких пленках релаксоров, особенно в случае, когда толщина пленки становится сопоставимой с характерными размерами структурных и композиционных неоднородностей материала.
Цель и задачи диссертационной работы.
Диссертационная работа посвящена исследованию микроскопических механизмов формирования наногетерогенных полярных состояний в массив-
ных и тонкопленочных сегнетоэлектриках релаксорах методами упругого и неупругого рассеяния нейтронов и синхротронного излучения.
Основные задачи:
1. Проведение экспериментального исследования низкочастотной динамики решетки магнониобата свинца методом неупругого рассеяния нейтронов и анализ полученных данных с учетом возможного межмодо-вого взаимодействия. Определение на основании проведенного анализа температурной зависимости фононных дисперсионных кривых в магно-ниобате свинца.
2. Исследование двумерного распределения интенсивности упругого диффузного рассеяния нейтронов в парафазе магнониобата свинца, анализ полученных данных в рамках модели анизотропно-скоррелированных ионных смещений и упругих микродеформаций решетки.
3. Исследование температурной эволюции квазиупругой компоненты диффузного рассеяния в магнониобате свинца в нескольких зонах Бриллю-эна, анализ полученных зависимостей и определение взаимосвязи между полярными и неполярными вкладами в ионные смещения в полярных нанообластях.
4. Разработка методики исследования фононных дисперсионных кривых в тонкопленочных образцах с использованием жесткого синхротронного излучения, применение данной методики для изучения процессов формирования полярных нанообластей в тонких пленках магнониобата свинца.
Научная новизна
Все результаты, полученные в данной работе являются новыми. В частности, впервые была продемонстрирована применимость двухмодовой модели

ность представления С?(г) в виде суммы вкладов от разных фаз, вывод о сосуществовании фаз в кристалле не является строго обоснованным, поскольку методика функций парного распределения не позволяет однозначно выявить наличие связных областей, обладающих той или иной кристаллической структурой.
1.4. Радиальная компонента диффузного рассеяния
В работе [31] и более поздних работах [44, 50] было показано, что одновременно с сильно зависящим от температуры диффузным рассеянием в релак-сорах присутствует слабая температурно-независимая компонента ДР. Данная компонента обладает существенно меньшей интенсивностью, чем температурно-зависимая часть, и для ее изучения лучше всего подходит диапазон температур выше температуры Бернса, где последняя отсутствует (рис. 16 и 1.7). Во всех зонах, где температурно-независимая компонента была исследована [50], было обнаружено, что направление вектора д, соответствующее максимальной интенсивности рассеяния, совпадает с направлением вектора обратной решетки т.
Авторы предположили, что наблюдаемое рассеяние связано со скоррелированными ионными смещениями в РМ1Ч, корреляции ионных смещений согласно предположению авторов, вызваны наличием в кристалле ближнего химического порядка. Важной особенностью температурно-независимой компоненты является наличие максимумов сателлитов вблизи Брэгговских рефлексов. В работах [44, 50] данные максимумы были соотнесены с наличием некоего мезоскопического упорядочения, параметры которого определены не были. Существует альтернативная трактовка радиальной компоненты диффузного рассеяния: в работе [66] на основании результатов численного моделирования методом молекулярной динамики было высказано предположение,