Диэлектрическая спектроскопия сегнетоэлектриков, фрактальность и механизмы движения доменных и межфазных границ

• Автор: Галиярова, Нина Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 399 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СПЕКТРОСКОПИЯ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА (аналитический обзор литературы)

1.1. Основные направления физики релаксационных явлений

1.2 Макроскопическое описание дисперсии диэлектрической

проницаемости. Дебаевский диэлектрический отклик

1.3 Представления о распределении времен релаксации

1.3.1 Симметричные спектры 8*

1.3.2 Несимметричные спектры е*

1.3.3 Дискретный диэлектрический спектр 3

1.4. Влияние проводимости на диэлектрические спектры

1.4.1. Сквозная и прыжковая проводимость
1.4.2. Проводимость в теории протекания
1.4.3. Закономерности низкочастотного диэлектрического отклика и проводимости
1.5. Доменные границы и дефекты в диэлектрическом отклике сегнетоэлектриков в низкочастотных полях
1.5.1. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств в слабых и ультраслабых полях
1.5.2. Модельные и микроскопические теории динамики доменных границ и диэлектрического отклика
1.6. Феноменологическое описание диэлектрических свойств сегнетоэлектриков в окрестностях фазовых переходов
1.6.1. Равновесные диэлектрические свойства
1.6.1.1 .Теория самосогласованного поля
1.6.1.2.Флуктуационная теория фазовых переходов
1.6.2. Динамический диэлектрический отклик
1.6.3. Релаксация поляризации в неравновесной термодинамике
1.6.4. Феноменологические типы дефектов в сегнетоэлектриках
1.6.5. Полидоменные сегнетоэлектрики
1.6.5.1 .Т ермодинамическое описание
1.6.5.2.Механизмы переполяризации и нелинейность диэлектрического отклика
1.7 Теория скейлинга в физике конденсированного состояния 70 1.7.1.0 понятии фрактала и фрактальных размерностях
1.7.2. Критические явления в теории протекания
1.7.3. Концепция мультифракталов
1.7.4 Фрактальные множества времен событий и диэлектрический отклик фрактальных систем
1.8 Выводы по обзору литературы
1.9. Задачи, объекты и методы исследования

ГЛАВА 2.
УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОТКЛИКА ФРАКТАЛЬНЫХ СИСТЕМ
2.1 Основные типы диэлектрического отклика полидоменных сегнетоэлектриков
2.2. Линейный вариант неравновесной термодинамики и его фрактальный аналог в описании диэлектрических спектров двухфазной или полидоменной системы
2.2.1. Простейшие типы дисперсии диэлектрической проницаемости однородных систем в слабых полях
2.2.2. Закономерности эволюции диэлектрических спектров при изменении соотношения сил, действующих на доменные границы. Параметры подобия
2.2.3. Фрактальный диэлектрический отклик. Подобие диэлектрических спектров в слабых полях
2.3. Фрактальность доменов, доменных границ и областей переполяризации
2.3.1. Статические доменные конфигурации
2.3.2. Автомодельность движения доменных границ
2.4. Физический смысл дробно-дифференциальных уравнений динамики доменных границ
2.4.1. Самоподобие областей переполяризации и немарковский характер коуловской дисперсии б*
2.4.2. Временные функции диэлектрического отклика и муль-тифрактальность коуловской релаксации на временной шкале
2.4.3. Монофрактальность частотного и временного отклика релаксоров. Сравнение с другими видами отклика Выводы к главе
ГЛАВА 3.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОТКЛИК ПОЛИДОМЕННЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ, ОБРАТИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ И РОЛЬ ДЕФЕКТОВ
3.1 Задачи и объекты исследования
3.2 Особенности диэлектрического отклика при обратимом движении доменных границ
3.2.1. Влияние концентрации и подвижности доменных границ на коуловскую дисперсию диэлектрической проницаемости
3.2.2 Температурные зависимости параметров коуловской дисперсии 8*
3.2.3 Реверсивные зависимости параметров коуловской дисперсии б* (на примере RS)
3.2.4 Эволюция коуловской дисперсии б* при старении
3.2.5 Две доменные области дисперсии. В чем различие?

3.2.6 Характеристики обратимого упруго-вязкого движения доменных границ
3.2.7. Фрактальные свойства доменных границ в СБР
3.3 Дефекты: релаксация поляризации и последействие
3.3.1. Низкочастотная релаксация недоменного происхождения
3.3.2. Доменная релаксация и последствие (ретардация)
3.3.2.1. Феноменологическое рассмотрение
3.3.2.2. Сравнение процессов релаксации и ретардации
Выводы к главе З
ГЛАВА 4.
ЛИНЕЙНАЯ ДИСПЕРСИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ
ПРОНИЦАЕМОСТИ
4.1 ИНЧ £)+ линейная дисперсия £* и необратимое движение
доменных и межфазных границ
4.1.1. Прыжковая проводимость и неупругая поляризация
4.1.2. Коуловская и линейная П+ дисперсия е* в окрестности фазового перехода триглицинсульфата
4.1.2.1 Влияние температуры, амплитуды поля и облучения на параметры Тв8
4.1.2.2 Влияние старения на линейную П+-дисперсию б*
4.1.2.3 Характеристики упругого и неупругого движения доменных границ
4.2 Д вижение доменных границ по модели Фрелиха
4.3 Эволюция линейной дисперсии 8* при фазовом
переходе в ТС8 и хг-ТвБ
4.4. Линейная дисперсия є* в окрестностях фазовых переходов
кристаллов группы сегнетовой соли 1 в'
4.5. Спектры є*, 1/е* и электропроводности титаната бария
4.6. Виды линейной дисперсии £* в пьезокерамике
4.6.1. £>+, £>° и В~ типы линейной дисперсии є*
4.6.2. Дополнительность локальных и фрактально-волновых представлений в описании дисперсии
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5.
ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ И ПРЕДПЕРЕХОДНЫЕ ЯВЛЕНИЯ Введение
5.1 Температурные зависимости диэлектрической проницаемости: отклонения от закона Юори-Вейсса, доменный вклад
и влияние дефектов
5.1.1. Закон Кюри-Вейсса и отклонения от него
5.1.1.1. Результаты экспериментальных исследований
5.1.1.2. Термодинамический анализ равновесных свойств
5.1.1.3. Термодинамический анализ неравновесных свойств

Доменные и межфазные границы существенно влияют и на диэлектрические свойства сегнетокерамики [321-328]. В градации на «сегнетожесткий» и «сегнетомягкий» типы керамики главную роль играет податливость ДГ. Арль-том и соавторами [124,125, 324-326] выявлена роль ДГ в крупно- и мелкозернистой керамике на основе титаната бария и титаната-цирконата свинца (PZT). В ряде составов в области морфотропного перехода из тетрагональной в ромбоэдрическую фазу обнаружены признаки термически активированной релаксации, обусловленной движущимися 90°-, 71°-, 109°-ными доменными границами [327]. Шильниковым и Бурхановым [328] обнаружены эффекты термической и полевой памяти в керамике РгТ с модифицирующими добавками и дано объяснение наблюдаемым закономерностям на основе представлений о взаимодействии ДГ и МГ с дефектами.
Вопрос о влиянии дефектов кристаллов на доменную структуру сегнето-электриков и связанные с нею диэлектрические свойства вызывал особый интерес, в значительной степени обусловленный потребностями практики и возможностью создания материалов с заданными свойствами.
В [282, 329-350] исследовано влияние примесных и радиационных дефектов, а также условий выращивания кристаллов на физические, в том числе диэлектрические свойства сегнетоэлектриков. Выявлено влияние на критические индексы диэлектрической проницаемости [341, 342], характер температурных зависимостей и анизотропию электропроводности [349, 350], формирование внутренних полей [370].
Общим для всех облученных сегнетоэлектриков свойством является ослабление сегнетоэлектрических свойств [335-343]: уменьшение спонтанной поляризации, температуры ФП и диэлектрической аномалии в точке ФП, подавление доменной динамики ДГ вплоть до полного их выключения из перепо-ляризации [338-342], увеличение проводимости. Облучение вызывает появление стабильных и нестабильных заряженных и дипольных образований, которые существенно влияют на внутренние поля, динамику доменных границ, ме-