Диэлектрические свойства кристаллов KDP с примесями сложного состава

• Автор: Грабовский, Сергей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Основные сегнетоэлектрические свойства

кристаллов группы КРР

1.1. Кристаллическая структура и природа сегнетоэлектричества

1.2. Статика и динамика доменной структуры

1.3. Диэлектрические свойства

1.3.1. Параэлектрическая фаза

1.3.2. Диэлектрические аномалии при фазовом переходе

1.3.3. Сегнетоэлектрическая фаза

1.3.4. Доменный вклад в єс , аномальное поведение єс и tg

1.3.5. Природа эффекта «замораживания» доменной структуры
1.4. Влияние дефектов и различных факторов на диэлектрические свойства
1.4.1. Изоморфные замещения
1.4.2. Примеси простого состава
1.4.3. Воздействие радиации
1.4.4. Влияние внешнего электрического поля
1.4.5. Зависимость от амплитуды измерительного поля и др. условий эксперимента
Заключение к Главе I
Глава II. Методы получения кристаллов КОР
и механизмы вхождения примесей '
2.1. Общие представления о механизме роста
2.2. Методы выращивания: классический и «скоростной»
2.3. Вхождение простых примесей (катионы металлов)
2.4. Введение сложных примесей (органические соединения - красители)
2.5. Оптические свойства и применение в лазерной технике
Заключение к Главе II

Глава III. Объекты исследования и описание эксперимента
3.1. Описание и характеристики исследованных кристаллов
3.2. Процесс приготовления и параметры образцов
3.3. Экспериментальная установка и методика измерений
3.4. Процедура и условия эксперимента
Глава IV. Результаты эксперимента и их обсуждение
4.1. Диэлектрические свойства кристаллов КЭР, полученных различными методами роста -01
4.1.1. Классическая методика (медленный рост)
4.1.2. Методика скоростного роста
4.2. Диэлектрические свойства кристаллов КИР с примесями металлических ионов (Сг3+)
4.3. -//- с примесями неорганических молекул
4.4. -II- с примесями органических соединений - красителей
4.5. Температурный гистерезис ес в сегнетоэлектрической области
4.6. Частотный анализ £с . Электропроводность
4.7. Сравнительное описание свойств всех исследованных кристаллов
Заключение и выводы
Список литературы

Введение
Семейство кристаллов группы дигидрофосфата калия (КН2Р04, сокращенное название - КОР)’ хорошо известно физикам-сегнетологам, специалистам по нелинейной оптике, кристаллохимикам. Для первых кристаллы интересны изучением фундаментальных механизмов сегнетоэлектрического фазового перехода и аномальных физических свойств, для вторых - своими нелинейнооптическими свойствами, которые применяются в лазерной технике, третьим -изучением процессов роста кристаллов и механизмов вхождения примесей. Соответственно, научное и практическое внимание к кристаллам данной группы проявляется с трех сторон:
Во первых, являясь одним из первых известных сегнетоэлектриков, КОР привлекает интерес исследователей как модельный кристалл. КОР - наиболее типичный представитель водородосодержащих сегнетоэлектриков, в котором происходит фазовый переход, связанный с упорядочением элементов структуры. Интерес к нему на протяжении многих лет объясняется, в частности, относительной простотой кристаллической структуры, что позволяет на примере кристаллов группы КОР исследовать фундаментальные основы сегнетоэлектричества и фазовых переходов.
Хотя КОР и считается одним из классических сегнетоэлектриков, он занимает в некоторых отношениях особое место среди многочисленных сегнетоэлектрических кристаллов. Сильнее всего его особенности проявляются в диэлектрических свойствах, которые обнаруживают необычное поведение в сегнетоэлектрической фазе: ниже точки Кюри диэлектрическая проницаемость имеет аномально высокие значения в широком температурном интервале, и при определенной температуре резко спадает до малых значений. Известно, что за данное аномальное поведение ответственна доменная структура, подвижность которой в кристалле КОР очень велика, что приводит к огромному доменному вкладу в диэлектрическую проницаемость, а резкий спад 8 при низких температурах является частью эффекта «замораживания» доменной структуры. Установлено, что первопричиной данных явлений является особое строение доменной структуры КОР, которая является крайне мягкой и лабильной, и при этом меняет свои свойства при понижении температуры.
Из-за того, что вклад доменной структуры в макроскопические свойства является определяющим, в кристаллах группы КОР наблюдаются многочисленные эффекты, имеющие доменное происхождение. Ярко выраженный доменный вклад
* Здесь и далее везде
На рисунке 1.35а изображен схематический вид температурного гистерезиса диэлектрической проницаемости. Штриховыми линиями показан ход обратной диэлектрической проницаемости, следующий из феноменологической теории фазовых переходов 1-го рода, когда наблюдаются области метастабильности и скачки диэлектрической проницаемости при нагреве и охлаждении. Вид гистерезиса ес в эксперименте существенно отличается от характерного для
фазовых переходов 1-го рода из-за того, что непосредственно ниже Тс в сегнетофазе появляется значительный доменный вклад в диэлектрическую проницаемость, изменяющий типичный вид гистерезиса (рис. 1.356). При ультра-малых скоростях изменения температуры удалось наблюдать скачок диэлектрической проницаемости и при охлаждении, и при нагреве (рис. 1.35в) Причина гистерезиса связана как с первородностью фазового перехода, так и с конечностью скорости образования доменов и движения доменных стенок Микроскопическая природа данного гистерезиса обсуждается в 4-й главе данной работы.
а б в
-с* ' КГ £ Г

122,70 Т’К
TEMPERATURE
Рис 1 35 Температурный гистерезис диэлектрической проницаемости в области фазового перехода: а - схематическое изображение [59] б - экспериментальные данные [16]
в - экспериментальные данные (при малых скоростях изменения температуры) [58]