Феноменологическое описание фазовых состояний твердых растворов сложных окислов

• Автор: Широков, Владимир Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BST
1.1 Принципы построения феноменологического потенциала твердого раствора
1.2 Феноменологический потенциал твердого раствора BST
1.3 Феноменологический потенциал кристалла ВаТЮз
1.4 Феноменологический потенциал кристалла SrTi
1.4.1 Вычисление констант феноменологического потенциала
1.4.2 Действие одноосного давления
1.5 Фазовая диаграмма твердого раствора BST
1.6 Основные результаты и выводы
2 ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ BST
2.1 Термодинамический потенциал тонкой пленки
2.2 Низкосимметричные фазы тонкой пленки
2.3 Фазовые состояния тонких пленок BST
2.4 Типы фазовых диаграмм тонких пленок ВаТЮ
2.5 Оценка свойств по фазовой диаграмме
2.6 Основные результаты и выводы
3. АНАЛИЗ НИЗКОСИММЕТРИЧНЫХ ФАЗ В СТРУКТУРЕ ПЕРОВСКИТА
3.1 Структуры вращения перовскитов
3.2 Структуры с учетом полярных искажений
3.3 Групповой анализ низкосимметричных структур при наличии внешнего воздействия
3.4 Основные результаты и выводы
4 УСТОЙЧИВЫЕ ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
4.1 Приведение потенциала в критической точке

4.2 Построение базиса инвариантов
4.3 Феноменологическая теория полиморфных модификаций ЫС0О2
4.3.1 Построение феноменологической модели
4.3.2 Структурные механизмы фазовых превращений и особенности
строения низкосимметричных фаз
4.3.3 Выводы
4.4 Исследование устойчивости феноменологической модели твердых
растворов BST
4.4.1 Влияние некритических параметров порядка на устойчивость
критических
4.5 Динамика кристалла LiCuV
4.5.1 Структура и фононные спектры кристалла LiCuV
4.5.2 Динамическая модель
4.5.3 Обсуждение
4.6 Основные результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ И
ПРИЛОЖЕНИЕ III
БЛАГОДАРНОСТИ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Фазовые переходы, происходящие в кристаллах и наноструктурированных материалах, коренным образов меняют их свойства, приводят к появлению таких особых свойств, изучению и улучшению которых посвящена жизнь многих и многих научных коллективов. Теоретические описания различных уровней обладают предсказательной силой, способствуют формированию направлений экспериментальных исследований для улучшения свойств или получения новых материалов с необходимыми свойствами.
Одним из распространенных направлений теоретического исследования является построение феноменологических моделей, опирающееся, в основном, на теорию Ландау фазовых переходов [1]. Потребность описания фазовых переходов в сложных системах с многокомпонентными параметрами порядка привела к разделению феноменологической модели на две части. Одна из них, так называемая угловая задача теории Ландау [2], — теоретико-групповое исследование низкосиметричных фаз, возможных с данным параметром порядка. Эта задача, как задача нахождения решений уравнений состояния, неизбежно появляется при исследовании феноменологической модели. Эта задача получила самостоятельное развитие [3-11].
Вторая, так называемая радиальная задача, - нахождение решений для заданного потенциала и построение фазовой диаграммы [2, 4, 5, 13, 14]. Эта задача традиционно решалась эвристическими методами. Решение угловой задачи не только облегчает построение фазовой диаграммы, но дает уверенность в полноте найденных решений.
Важным моментом, если не существенным, является вид термодинамического потенциала. То есть степень разложения и выбор мономов в каждой степени, если число инвариантов в этой степени велико. Обычный способ решения этой задачи — физические соображения, то есть, производится попытка найти потенциал минимальной степени, адекватно описывающий эксперимен-

На рис. 1.4 показано поведение обратных квадратов частот мягких мод при температуре Т=4К под действием одноосного давления. Толстые линии на рис. 1.4 соответствуют частотам устойчивой фазы, тонкие - метастабильным. Хорошо видны взаимодействующие расталкивающиеся моды. Отметим близко расположенные фазовые переходы для устойчивого и метастабильного доменов. Это будет вызывать размазанность фазового перехода вблизи Р~0.ЮРа при исследовании по спектрам мягких мод.
Рис 1.5. Фазовая Т-Р диаграмма кристалла БгТЮз при одноосном давлении воль направления [110]. Тонкие линии ограничивают область существования метастабильных фаз. Штриховые линии — линии переходов второго рода
На рис. 1.5 приведена Т-Р диаграмма для давления вдоль направления [110]. Здесь так же ниже температуры перехода ненагруженного образца присутствуют две фазы. Одна наиболее устойчивая - (ООср ООО), обладающая меньшим значением энергии. Эта фаза впоследствии переходит в сегнетоэлек-трическую с появлением поляризации вдоль направления, свободного от на-