Фазовые переходы в кристаллах черно-белой группы симметрии

• Автор: Григорьев, Сергей Вадимович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 80 с. : ил.

ГЛАВА 1. ТЕМОДИНАМИЧЕСКИЙ МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ
ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ФЕРРОИКАХ
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ В ФЕРРОИКАХ
ГЛАВА 3. НЕСОБСТВЕННЫЕ ФЕРРОМАГНИТНЫЕ ФАЗОВЫЕ
ПЕРЕХОДЫ В КРИСТАЛЛАХ
ГЛАВА 4. ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ДОМЕННЫХ ГРАНИЦАХ
ФЕРРОМАГНЕТИКОВ
ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ ДИССИПАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ НА СТРОЕНИЕ
И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

Актуальность темы
Термодинамический метод исследования различных фазовых переходов в кристаллах в настоящее время нашел широкое применение. Он, как правило, является первым шагом объяснения результатов экспериментального исследования общих свойств и особенностей фазового перехода в каждом конкретном веществе. Система соотношений между различными физическими характеристиками вещества, находящимися в условиях фазового перехода, которая получена в рамках термодинамического метода, позволяет развить классификацию всей совокупности фазовых переходов. Это дает возможность исследователю по относительно небольшому числу экспериментальных данных понять существенные черты фазового перехода в каждом конкретном случае и проводить осознанное планирование дальнейших исследований. Наиболее важной классификацией фазовых переходов является выделение совокупности фазовых переходов первого и второго рода. В другой классификации принято разделение фазовых переходов на собственные и несобственные. В результате, осмысливание экспериментальных данных методами термодинамики позволяет выработать отправные точки для последующего установления микроскопического механизма фазового перехода в конкретном материале.
Среди всей совокупности фазовых переходов в кристаллических твердых телах большую часть составляют структурные фазовые переходы. Определяющим признаком структурного фазового перехода является факт изменения системы элементов симметрии кристалла в результате фазового перехода. Для исследования структурных фазовых переходов термодинамическими методами важно установить физический смысл макроскопического параметра порядка, являющегося базовой характеристикой состояния вещества при фазовом переходе. Для описания закономерностей нелинейных явлений в кристаллах удобными макроскопическими характеристиками являются тензоры
различного ранга. Ранг и симметрия по отношению к обращению времени тензорного параметра порядка служат еще одним основанием для классификации структурных фазовых переходов. Поскольку число групп точечной симметрии кристаллов ограниченно, существует возможность дать полный список возможных фазовых переходов с изменением точечной группы и их полную классификацию по этим признакам. Аналогичный подход применим и для указания возможных структурных фазовых переходов в доменных границах ферроиков различных типов.
Важным аспектом в физике фазовых переходов являются несобственные фазовые переходы. В сегнетоэлектрических материалах физические представления о них давно разработаны и обнаружено большое количество кристаллов, претерпевающих такие переходы. В магнитных кристаллах этой работы не проводилось. Поэтому вопрос о возможных несобственных фазовых переходах с участием магнитной компоненты остается открытым.
Применение черно-белых групп оказывается весьма плодотворным в исследованиях диссипативных процессов в кристаллах, отражающих их сим-метрийные свойства. Такое направление исследований можно использовать для построения физической кантины различных зависимостей в этих процессах.
Ферроики являются теми материалами, в которых сильно выражены нелинейные свойства. Поэтому они представляют собой интересные объекты исследования различных нелинейных эффектов. Успехи в развитии физики в этом направлении сулит построение приборов электроники нового поколения, в которой предполагается широкое использование нелинейных свойств материалов.
Цель и задачи работы
Целью работы явилась разработка и применение новых теоретических методов исследования термодинамических потенциалов кристаллических ферроиков. Для достижения указанной цели были сформулированы следующие задачи:
Таблица 11 Представления и характеры группы 02,,(С2у).
Ог„(С2ї) Е С2г ох о', С2у С2х
шшш' 4 1 1 11 1 I 1
А. 1 1 11- -1 -1 -1 хз
К 1 1 -і -1 - -1 1 1 Фг
К 11-1-1 1 -1 -1 и п
В3„ 1-1-11- 1 1 -1 Х2,Рі,Т,з
Вь, 1-1-11 -1 -1 1 и23
в2и 1-1 1 -1 - 1 -1 1
в2е 1-11-1 -1 1 -1
В доменных границах этой симметрии кроме сегнетоэлектрических, магнитных и тороидального переходов возможны сегнетоэластические переходы, в результате которых появляется деформация доменной границы. При этом домены смещаются относительно друг друга вдоль доменной границы.
Таблица 12 Представления и характеры группы С5.
С5 ш Е о.
А' 1 х,,х2, <ръ
А" -1 Х3,Й
Таблица 13 Представления и характеры группы С2у.
Е ^2х сп
тш2 1 1 1 1 х.
1 -1 -1 1 Х3 іФі
1 1 -1 -1 Фх
1 -1 1 -1
Отметим, что кристаллы группы Б311 (Сзь) не являются пироэлектриками, тем не менее, наличие в группе, симметрии доменной границы С2у инвариантной компоненты вектора поляризации свидетельствует о том, что граница двойника является поляризованной. Вектор поляризации доменной границы перпендикулярен направлению спонтанной намагниченности кристалла.