"Неклассические" тепловые явления в реальных сегнетоэлектрических кристаллах

• Автор: Шнайдштейн, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

Актуальность работы

Цели и задачи работы

Объекты и методы исследования

Научная новизна

Научная и практическая значимость

Личный вклад автора

Апробация работы

Структура диссертации

ГЛАВА I АНОМАЛИИ ТЕПЛОЕМКОСТИ В

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ

§ 1.1 Совершенный кристалл

«Классические» аномалии теплоемкости
О недостаточности «классических» аномалий теплоемкости
Пример «неклассической» аномалии теплоемкости
§ 1.2 Учет корреляционных эффектов
Флуктуации и структурные фазовые переходы
Флуктуации в одноосных сегнетоэлектриках
Флуктуации в сегнетоэлектриках-сегнетоэластиках
О противоречивости данных о влиянии флуктуаций на аномалии теплоемкости
§ 1.3 Реальный кристалл
Аефекты и структурные фазовые переходы
Аефекты типа случайная температура
Аефекты типа случайное поле
Поляризованные дефекты
§ 1.4 Проблема критической точки в сешетоэлектрических кристаллах
Аномалии теплоемкости и особенности фазовых диаграмм кристаллов
Эмпирические примеры изоморфных фазовых переходов в кристауглах
Современная теория изоморфных фазовых переходов
Заключительные замечания к Главе
ГЛАВА II МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ЕГО ОБРАБОТКИ
§ 2.1 Вакуумный адиабатический калориметр
§ 2.2 ас - калориметр
§ 2.3 О вычислении фоновой теплоемкости
Глава IIIЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ИССЛЕДОВАННЫЕ
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КРИСТАЛЛЫ
§ 3.1 МОЛИБДАТЫ ТЕРБИЯ И ГАДОЛИНИЯ
Несобственные сегнетоэлектрические фазовые переходы
Противоречие в данных об аномалиях теплоемкости
Результаты эксперимента и его обработки
Обсуждение
Выводы по молибдатам тербия и гадолиния
§ 3.2 О ЛОГАРИФМИЧЕСКОЙ СИНГУЛЯРНОСТИ теплоемкости в кристаллах
триглицинсульфата
Об аномалии теплоемкости в кристаллах TTC
Результаты эксперимента и его обработки
Обсуждение
Выводы по триглицинсулъфату
§ 3.3 Избыточна я энтропия твердых растворов МЛ PC В(1_х) МЛ PB Вх
Тепловые и диэлектрические свойства кристаллов
(CH3NHs)sBi2Cl,, и (СНфТНфВРВг,,
Имитация отрицательного давления
Результаты эксперимента и его обработки
Обсуждение
Выводы по твердым растворам (СНфКН^В^С/,, и (СНфдН^В^Вг,,
§ 3.4 Боросиликат и борогерманат лантана
Сегнетоэлектрики со структурой стилвеллита
Фоновая теплоемкость боросиликата и борогерманата лантана
Теплота и энтропия перехода в LaBSiO;
Критические индексы LaBGeOsuLaBGeO;+3Kd3+
Выводы по боросиликату и борогерманату лантана
§ 3.5 Об аномалии теплоемкости в кристаллах KDP
О влиянии дефектов на фазовый переход в кристаллах KDP
«Окрашенные» кристалузы KDP
Теплоемкость номинально чистых и «окрашенных» кристаллов KDP
Аномалии теплоемкости пирамидальных (окрашенных) секторов
Аномалии теплоемкости призматических секторов
Выводы по дигидрофосфату калия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Публикации автора по теме диссертации
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность работы
Все возрастающее применение сегнетоэлектрических материалов в промышленности, в том числе при производстве компонент запоминающих устройств, элементов управления передачей оптических сигналов и различного рода преобразователей, делает актуальным изучение зависимости физических свойств сегнетоэлектрических кристаллов от нарушений однородности структуры, вызванных как искусственно вводимыми в кристалл примесями, так и дефектами роста в реальных кристаллах.
Естественно, что наибольший интерес вызывают такие свойства кристаллов, которые оказываются наиболее чувствительными к изменениям степени несовершенства кристалла, заключающимся в изменениях концентраций различных типов дефектов. Такие структурночувствительные свойства кристаллов поддаются систематическому изучению, которое создает основу для целенаправленной модификации практически важных свойств материалов.
В материалах, в которых имеют место структурные, в частности, сегнетоэлектрические, фазовые переходы, влияние дефектов особенно отчетливо проявляется в изменениях вида аномалий различных термодинамических величин в окрестности точки фазового перехода. Среди таких аномалий аномалия теплоемкости выделяется как важный источник информации о чувствительности свойств кристалла к малым концентрациям дефектов. Действительно, теплоемкость напрямую связана с температурной зависимостью энтропии кристалла, которая является основной характеристикой степени нарушения порядка, а значит и степени неоднородности.
Экспериментальное определение вклада дефектов в теплоемкость ■ реального кристалла требует знания температурной зависимости теплоемкости совершенного кристалла. В связи с тем, что в природе не суще-

переходов в ряде кристаллов, обладающих сложной кристаллической структурой.
На использовании модели Китгеля также основаны современные попытки микроскопического рассмотрения изоморфных фазовых переходов. Исторически именно микроскопическая модель К. Геси [43] послужила отправной точкой поиска линий изоморфных фазовых переходов в полярных фазах сегнетоэлектрических кристаллов. Позднее была установлена связь между этой моделью и двухподрешегочной моделью сегаетоэлектрика, эквивалентной модели Киттеля [44]. В работе [45] путем применения метода Монте Карло к подобной модели для кристалла (СН3ЫН3)зВ^Сф, получена расчетная температурная зависимость теплоемкости (Рис. 13), качественно совпадающая с соответствующей экспериментальной зависимостью.
Temperature [К]
Рис. 13: Температурная зависимость избыточной теплоемкости кристалла
(CH3NH3)5Bi2Cli1, рассчитанная при двух значениях параметра модели L [45].
Во всех рассмотренных работах авторы отказались от одного из требований классической теории Ландау, положив, что в рамках этой теории можно рассматривать фазовые переходы, идущие по единичному неприводимому представлению. На полученных фазовых диаграммах существуют линии изоморфных фазовых переходов, т.е. структурных переходов, при которых группы симметрии кристалла по обе стороны от точки фазового перехода одинаковы. Такие фазовые переходы всегда являются переходами I рода, и поэтому их линии могут иметь концевые точки. При этом на фазовых диаграммах необходимо присутствуют об-