Термодинамические свойства низкоразмерных ферроиков в окрестности точки фазового перехода

• Автор: Шуба, Андрей Витальевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. РАЗМЕРНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ФЕРРОМАГНЕТИКАХ И

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ

1.1. Фазовые переходы в тонких ферромагнитных и сегнетоэлектрических плёнках

1.2. Физические свойства и модели сегнеторелаксоров

1.3. Ориентационные фазовые переходы в ограниченных ферромагнитных системах

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ОГРАНИЧЕННЫХ СИСТЕМАХ. ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ К РЕЛАКСОРНЫМ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАМ
2.1. Вклад в диэлектрическую проницаемость и теплоёмкость сегнеторелаксоров от полярных областей, претерпевающих фазовый переход второго рода
2.2. Вклад в диэлектрическую проницаемость и теплоёмкость сегнеторелаксоров от полярных областей, претерпевающих фазовый переход первого рода
2.3. Фазовый переход в цилиндрической области с учётом собственных деполяризующих полей

ГЛАВА 3. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЁНОК

СЕГНЕТОЭЛАСТИКОВ И СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
ВБЛИЗИ ТОЧКИ ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА
3.1. Физические свойства тонких сегнетоэластических плёнок
3.2. Физические свойства тонких сегнетоэлектрических плёнок
3.3. Доменная структура тонких сегнетоэлектрических плёнок
ГЛАВА 4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ ИЗ ОДНОРОДНОГО МАГНИТНОГО
СОСТОЯНИЯ В НЕОДНОРОДНОЕ В ТОНКИХ ФЕРРОМАГНИТНЫХ ПЛЁНКАХ И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА НАНОКОМПОЗИТОВ МЕТАЛЛ-ДИЭЛЕКТРИК
4.1. Фазовые переходы из однородного магнитного состояния в неоднородное в тонких ферромагнитных плёнках
4.2. Магнитная восприимчивость нанокомпозитов металл-диэлектрик,

находящихся в суперпарамагнитном состоянии
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. В последние годы тонкие ферромагнитные, сегнето-электрические плёнки и их многослойные структуры привлекают пристальное внимание учёных и инженеров в связи с сильным отличием их физических свойств от свойств аналогичных объёмных материалов за счёт влияния энергии поверхности, сравнимой с объёмной энергией в наноразмерных образцах. Наличие поверхностной энергии, вызванное резким изменением свойств на границе раздела образца с окружением, и стремление системы снизить её значение приводит к неоднородному распределению параметра порядка по объёму нанокристалла, что существенно изменяет его физические свойства. С этим связаны наблюдаемые на практике аномальные явления: значительное уменьшение параметра порядка вплоть до полного исчезновения в образце магнито- или электрическиупорядоченной фазы [1], смещение температуры фазового перехода вниз по температурной шкале [2], сильнейший отклик системы на внешнее электрическое или магнитное воздействие [3], размытие фазового перехода по температуре в многофазных системах, таких как сегнеторелаксоры. Изучение данных особенностей позволит значительно расширить возможности практического использования наноматериалов в различных областях техники: промышленной микроэлектронике - в устройствах хранения информации [4], радиофизике - в устройствах радиолокации и радиосвязи [5], биомедицине - в устройствах диагностики и лечения заболеваний [6] и других областях.
Практическое получение наноразмерных образцов с заданными свойствами является непростой экспериментальной задачей. Вместе с тем, бурное развитие быстродействующей вычислительной техники даёт широкие возможности проведения моделирования и компьютерных экспериментов по изучению наноразмерных структур без значительных материальных затрат. Поэтому теоретическое изучение характерных свойств наноматериалов с упорядоченными магнитными или электрическими структурами помогает выявить и объяснить ряд аномальных явлений, наблюдаемых в эксперименте. Помимо чисто прикладного применения эти исследования имеют и фундаментальное значение, поскольку непосредственно относятся к актуальнейшей и нерешённой до конца проблеме физики конденсированного состояния - проблеме фазовых переходов в сильно неупорядоченных системах. Последовательная теория фазовых пере-

Численно решив систему трансцендентных уравнений (2.11), получим, согласно (2.9)-(2.10), аналитические выражения для распределения поляризации в ПО. Зависимость от температуры в этих выражениях присутствует через нормируемую величину 5.
В отсутствие внешнего поля Е при температуре Т> Т* уравнение (2.2) имеет только одно решение - Р = 0. Это решение будет устойчивым вплоть до температуры, определяемой из условия положительности второй вариации 62Ф термодинамического потенциала. Эта температура Т* существенно зависит от размера области и типа закрепления поляризации на границе, задаваемого параметром я'. Используя параметры модельного релаксора ВаТЮу.
Тс = 393 К; а0 = 0,805 • 10"4 град’1; (3 = 5,53• 10~13 ед. СГС; к = Ю-15 см [ЮЗ], путём численного расчёта была получена зависимость температуры ФП области от её размера и типа закрепления поляризации на границе, представленная на рис. 2.2.

Тс% К
Рис. 2.2. Зависимость температуры ФП Т" от радиуса Я и параметра закрепления .у' поляризации на границе ПО
Наноразмерный масштаб ПО и окружающая его параэлектрическая матрица также оказывают сильное влияние на распределение поляризации внутри области (рис. 2.3).