Структурные и динамические свойства разупорядоченных и сильно дефектных кристаллов

• Автор: Борисов, Сергей Аркадьевич
• Шифр специальности: 01.04.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 110 с. : ил.

Оглавление.
Введение.

1. Фазовые переходы в разупорядоченных системах. Обзор.

1.1. Кристаллы с индуцированным дипольным моментом.

1.1.1. Арсенид Галлия ОэАб, легированный теллуром.

1.1.2. Танталат калия, допированный литием и ниобием К].

хихТа1_уМ>у03.

1.2. Одноосный сегнетоэлектрик - релаксор ниобат стронция - бария 8г0.бВао.4№>206.

2. Способы повышения эффективности экспериментальных установок.

2.1. Фокусирующий нейтронный монохроматор с переменным фокусным расстоянием.

2.2. Методика проведения испытаний фокусирующего нейтронного монохроматора.

2.3. Результаты и обсуждение.
3. Особенности фононной динамики в арсениде галлия СаАь, легированном теллуром Те.
4. Температурная эволюция структуры танталата калия, допированного литием и ниобием К1.хЫхТа1.уМэуОз.
4.1. Диэлектрические исследования КХТИ277 и К1ЛЫ123.
4.2. Дифракционные исследования К1ЛЫ277.
4.3. Дифракционные исследования КТТМ123.
5. Критическое рассеяние в одноосном сегнетоэлектрике - релаксоре ниобате стронция - бария 8г0.бВао.4№ь06.
Заключение.
Список литературы.

Введение.
В последние годы все большее внимание привлекает к себе проблема исследования и создания новых высокоэффективных сегнетоэлектрических и пьезоэлектрических функциональных материалов. К числу перспективных относятся смешанные, композиционно разупорядоченные соединения: сегнетоэлектрики (со структурой вольфрамовой бронзы, допированные виртуальные сегнетоэлектрики), легированные пьезоэлектрики и другие подобные соединения. Важной задачей является максимально возможное расширение области фазового перехода, что позволяет достичь высоких значений электрического отклика не только в точке фазового перехода, но и в широкой температурной области. Указанная проблема решается, как правило, путем перехода к твердым растворам и смешанным соединениям. Существенным дополнением к современным условиям создания этих материалов стало непрерывно растущее требование экологически чистого производства.
На рубеже 50-х годов ХХ-го века были получены твердые растворы цирконата-титаната свинца PbZrOЗ - РЬТЮ3 с общей формулой
РЬ(2тхТ11-х)Оз (РУТ или ЦТС), впоследствии ставшие самым
высокоэффективным пьезоэлектрическим материалом [1]. Почти сразу семейство системы ЦТС занимает лидирующее положение на рынке пьезокерамик. Это не единственный пример применения смешанных, композиционно разупорядоченных материалов. Такого рода неоднородные материалы являются перспективными во многих типах практических применений. В частности сегодня все пьезо - и сегнетокерамики
изготавливаются из смешанных перовскитоподобных материалов в которых наблюдаются два типа мезоскопического ближнего порядка:
композиционный, связанный с самоорганизованным химическим упорядочением, и структурный, возникающий при фазовых переходах.

Последний проявляется в формировании полярных нанообластей и нанодоменов. Подобный ближний порядок существует в материалах с колоссальным магнитосопротивлением (СМ II) и в мультиферроиках сложного состава. На сегодняшний день в мире накоплен большой фактический материал касающийся, в первую очередь, макроскопических свойств такого рода объектов [2, 3]. В тоже время, микроскопический механизм явлений, происходящих в указанных выше системах, далеко не полностью изучен и понят. Хотя хорошо установлено, что формирования полярных нанообластей в сегнетоэлектриках сложного состава является основой их необычных физических свойств, четкое понимание того, с чем связано формирование этих областей, и каким образом происходит их дальнейшая трансформация, отсутствует.
Недостаточность информации о связи состав - структура - свойства приводит к необходимости использования длительного и дорогостоящего метода "проб и ошибок" при создании новых композиционно разупорядоченных материалов.
Цель и задачи диссертационной работы.
Цель настоящей диссертационной работы состоит в выявлении закономерностей микроскопических процессов перестройки структуры и критического поведения при фазовых переходах в системах со смешанной, частично разупорядоченной структурой, а также установление связи этих процессов с деформациями структуры и динамикой решетки. Для достижения этой цели были использованы современные комплексные методы исследований. В качестве объектов исследования были выбраны три типа указанных ниже разупорядоченных систем и поставлены следующие задачи:

релаксорное поведение наиболее ярко выражено для состава х > 0.75, и практически не проявляется при х < 0.3. На рис. 1.13 приведены характерные температурные зависимости диэлектрической проницаемости е для ЯВИ с различным стехиометрическом составом. В статье [57] состав определялся по барию, за основу бралась ячейка из 5 октаэдров МЬг06.
Основу структуры составляют связанные через вершины искаженные кислородные октаэдры с атомом ниобия в центре, формирующие трехмерный каркас (рис. 1.14). В 8ВАГ присутствуют октаэдры N606 двух видов, образующих в направлении полярной оси с непрерывные цепочки. Октаэдры первого вида N611 )06 слабо искажены и обладают точечной симметрией тт. Октаэдры второго вида №)(2)Об искажены в гораздо большей степени. Цепочки, полностью состоящие из октаэдров второго вида, образуют четырехгранные каналы, обозначаемые как каналы А1 — типа (иногда они обозначаются как А - тип). Различные комбинации цепочек октаэдров первого и второго вида образуют каналы еще двух типов: пятигранные А2 - типа (или В - типа) и трехгранные С - типа. Каналы А1 - типа занимают только ионы 8г, каналы А2 - типа, наиболее крупные, заполняют Бг и Ва в зависимости от их концентраций.
Надо отметить, что каналы этих типов никогда полностью не заполняются. Для состава с 61% Бг и 39% Ва вероятность заполнения стронцием четырехгранного канала составляет 72 - 73%, пятигранные каналы заполняются стронцием и барием на 88 - 90% в соотношении 2 к 5 [59]. Каналы С - типа всегда остаются пустыми. Однако и этот порядок является неполным, наблюдается расщепление позиций 8г и Ва в каналах А2 - типа в направлении оси с, кроме этого, в зависимости от “предыстории” образца, меняется соотношение 8г в каналах А1 и А2 [55]. При этом позиции атомов ниобия и кислорода остаются прежними [58].
Разупорядочение Ва и 8г по двум структурным позициям должно
приводить к градиенту их концентраций, локальным внутренним
электрическим полям и, как следствие, к возникновению релаксорного