Особенности диэлектрических и механических свойств сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков с магнитным упорядочением

• Автор: Скрипченко, Екатерина Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЕГНЕТОМАГНЕТИКОВ (обзор)

1.1. Классификация сегнетомагнетиков

1.2. Особенности физических свойств сегнетомагнетиков

1.2.1. Термодинамика сегнетомагнетиков

1.2.2. Экспериментальное наблюдение магнитоэлектрического эффекта

1.3. Структура и основные физические свойства сегнетомагнетика РЬЕе^ЫЪшОз

1.4. Структура и основные физические свойства системы (РЬЕе2/3У 1/зОз)/.л-(РЬТЮ3)*

1.5. Постановка задачи исследования

ГЛАВА 2. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРАЗЦОВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Обоснование выбора объектов и экспериментальных методов исследования
2.2. Приготовление образцов
2.2.1. Приготовление и аттестация керамических
образцов РЬЕеі/21ЧЬі/20з
2.2.2. Приготовление и аттестация керамических образцов системы (РЬЕе2/зУі/зОз)/.л-(РЬТіОз)д:
2.3. Метод исследования низкочастотного внутреннего трения и модуля сдвига
2.4. Расчет внутреннего трения, модуля сдвига и погрешностей измерений
2.5. Метод исследования диэлектрических свойств
2.6. Метод дифракции нейтронов
ГЛАВА 3. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ
СВОЙСТВА СЕГНЕТОМАГНЕТИКА РЬРе1/2МЬ|/20.?
ЗЛ. Диэлектрические и механические свойства сегнетомагнетика РЬРе^ЕДч/гОз в окрестности сегнетоэлектрического и антиферромагнитного фазовых переходов
3.2. Особенности диэлектрических и механических свойств сегнетомагнетика РЬРе^Мэ^Оз в окрестности температуры Нееля
3.3. Особенности диэлектрических и механических свойств сегнетомагнетика РЬЕе1/2ХЬ1/20з при сегнетоэлектрическом (сегнетоэластическом) фазовом переходе
3.4. Влияние внешнего электрического поля на механические свойства сегнетомагнетика РЬРе^ЫЬ^Оз
ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СИСТЕМЫ
(РЬЕе2/зУ1/30з),.ИРЬТЮзД
4.1. Особенности диэлектрических и механических свойств сегнетомагнетика РЬРе2/зУ|/30з в окрестности сегнетоэлектрического и антиферромагнитного
фазовых переходов
4.2. Размытие сегнетоэлектрического (сегнетоэластического) фазового перехода в системе (РЬРе2/зУ|/зОз)/..г(РЬТЮз)х
ГЛАВА 5. НЕЙТРОН-ДИФРАКЦИОННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
СИСТЕМЫ (РЬРег/зХУшОзЬДРЬТЮзД
5.1. Общий анализ дифрактограмм
5.2. Структурный фазовый переход и параметр тетрагональное в твердых растворах (РЬРе2/зУ1/зОз)о,8-(РЬТЮз)0,2 и
(РЬРе2/3У 1/3Оз)о,7-(РЬТЮз)о,з
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В современной физике конденсированного состояния важное место занимают исследования взаимодействия различных подсистем твердого тела друг с другом. Примерами объектов таких исследований являются сверхпроводники-сегнетоэластики, сегнетоэлектрики-полупроводники и так далее. В последнее время резко возрос интерес к материалам, демонстрирующим одновременное существование электрического и магнитного упорядочения - сегнетомагнетикам. Связь между электрической и магнитной подсистемами (магнитоэлектрический эффект) дает возможность управлять магнитными свойствами сегнетомагнетиков электрическим полем и, наоборот, изменять их электрические свойства в магнитном поле, что делает сегнетомагнетики привлекательными объектами исследования для фундаментальной физики конденсированного состояния и перспективными материалами для различных практических применений.
Несмотря на достаточно большое число экспериментальных и теоретических исследований сегнетомагнетиков, многие важные вопросы еще не решены (например, не установлены закономерности влияния структурного разупорядочения на фазовые переходы в магнитной подсистеме). Также отсутствует однозначная интерпретация некоторых экспериментальных результатов исследования физических свойств сегнетомагнетиков, полученных разными авторами (идентификация диэлектрических аномалий при магнитных фазовых переходах).
Можно утверждать, что актуальной задачей является изучение и анализ структурно-чувствительных диэлектрических и механических свойств сегнетомагнетиков как при сегнетоэлектрическом, так и при магнитном фазовых переходах, так как именно вблизи переходов многие физические свойства твердых тел меняются экстремально, что позволяет увеличить информативность научного исследования.

расширяет возможности интерпретации экспериментальных результатов [88, 89].
Также следует отметить высокую чувствительность метода внутреннего трения к изменению неупругих свойств образца. Действительно, как известно [86],
(2.1)
КеМ х’
где М* - комплексный модуль упругости, х" - неупругая деформация, х' -упругая деформация. Подставляя в (2.1) значения (Т7 » 10'1 тЮ'3 [88], которые можно надежно определить экспериментально при амплитудах упругой деформации х' « 10'3 ч-Ю'5, получаем величину неупругой деформации х" и 10'4ч-10'8 . Столь малое значение неупругой деформации затруднительно или даже невозможно обнаружить с помощью какого-либо другого метода исследования. Установка для комплексных исследований низкочастотных механических свойств твердых тел описана в разделе 2.3.
Для исследования сегнетоэлектрических свойств сегнетомагнетика РЬїїеі/гМЬі/гОз и твердых растворов сегнетомагнитной системы (РЬРег^і/зОз^ДРМЇОзД с концентрациями х = 0,2 и 0,3 были измерены диэлектрическая проницаемость и диэлектрические потери. Анализ этих свойств позволяет определить температуру сегнетоэлектрического фазового перехода и значения постоянных Кюри-Вейсса, оценить степень размытия фазового перехода и так далее.
Особенности кристаллической структуры твердых растворов (РЬРег^і/зОзД.хДРЬТіОзД с концентрациями х = 0; 0,2 и 0,3, составы которых соответствуют морфотропной фазовой границе, были изучены с помощью метода дифракции нейтронов с использованием нейтронного порошкового дифрактометра высокого разрешения Е9 (Я = 1,7971 А) на