Атомная структура аморфного материала системы Pb-Ti-3O

• Автор: Посметьев, Виктор Валерьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 130 с. : ил.

1 Обзор литературы

1.1 Атомная структура аморфных материалов с металлическим и ионным типами связи

1.1.1 Аморфные металлические сплавы

1.1.2 Аморфные материалы с ионным типом связи

1.2 Атомная структура аморфных материалов на основе сегнетоэлектри-ковАВОз

1.2.1 Экспериментальные сведения о структуре

1.2.2 Модели структуры

1.2.3 Изменение структуры в процессе кристаллизации. Нанокри-сталлические материалы

1.3 Атомная структура и природа сегнетоэлектричества в кристаллическом РЬТЮз

1.4 Постановка задач

2 Методика эксперимента и компьютерного моделирования

2.1 Получение аморфного РЬТЮ3 методами высокочастотного магнетронного распыления и сверхбыстрой закалки расплава
2.2 Измерение состава образцов методом электронно-зондового рентгеноспектрального микроанализа
2.3 Методика рентгенодифракционного эксперимента
2.4 Методика компьютерного моделирования
3 Атомная структура аморфного РЬТЮз: результаты исследования дифракционными методами
3.1 Результаты исследования атомной структуры аморфного РЬТІ03 методом рентгеновской дифракции
3.2 Выделение когерентной интенсивности структурного фактора с использованием аналитических свойств структурных функций
3.3 Идентификация пиков на экспериментальной радиальной функции распределения
3.4 Метод определения радиусов и зарядов ионов в аморфном РЬТЮ3
3.5 Изменение атомной структуры аморфного РЬТЮ3 при замещении
иона ТС комплексным катионом В = В^В' (В' = Бе, М§; В" = 1ЧЬ)
3.6 Результаты исследования атомной структуры аморфного РЬРе^ТЧЪ^дОз методом нейтронной дифракции
4 Компьютерная модель атомной структруры аморфного РЬТЮз
4.1 Построение парных потенциалов взаимодействия
4.2 Компьютерная модель атомной структуры аморфного РЬТЮз
4.3 Эффект разделения зарядов в аморфных материалах с ионным типом связи
4.4 Высокочастотные диэлектрические свойства аморфного РЬТЮ3 в рамках построенной модели структуры
Основные результаты и выводы
Список литературы
Актуальность темы. Несмотря на то, что к настоящему времени аморфные материалы с металлическим и ковалентным типами связи хорошо изучены, практически отсутствуют как экспериментальные, так и теоретические работы по структуре аморфных материалов с ионным типом связи. Один из наиболее интересных представителей последнего класса материалов - аморфный материал на основе сегнетоэлектрика РЬТЮз (в дальнейшем - "аморфный РЬТЮ3"). Изучение структуры аморфного РЬТЮз позволяет обобщить сведения о структуре различных классов аморфных материалов и поэтому является важной задачей физики конденсированного состояния.
С другой стороны, изучение структуры аморфного РЬТЮз позволяет углубить представления о влиянии разупорядочения структуры на физические свойства сегнетоэлектриков, а также подтвердить или опровергнуть обоснованную теоретически, но не имеющую надежного экспериментального подтверждения, возможность проявления сегнетоэлектрического поведения аморфным материалом.
Тематика диссертации соответствует "Перечню приоритетных направлений фундаментальных исследований", утвержденных Президиумом РАН (раздел
1.2 - "Физика конденсированных состояний и вещества"). Настоящая работа является частью комплексных исследований, проводимых на кафедре физики твердого тела Воронежского государственного технического университета по плану госбюджетной НИР № 01.2.00106973 "Синтез, структура и физические свойства перспективных материалов электронной техники". Выполненная работа была частично поддержана пятью грантами Российского Фонда Фундаментальных Исследований: №99-02-17230, № 01-02-06157, № 02-02-16267, № 02-02-06073 и №03-02-06005.
Цель работы: исследовать атомную структуру аморфного РЬТЮз экспериментальными методами рентгеновской и нейтронной дифракции, а также ме-

і + соб2 (20)со52 (2а)
(2.4)
При взаимодействии рентгеновского излучения с веществом происходит уменьшение интенсивности в результате действия различных механизмов поглощения. Поэтому интенсивность рассеяния не может быть правильно определена без внесения поправки на поглощение:
где /отн (к) - значения интенсивности в относительных единицах; к - волновое число.
Для дальнейшего расчета структурных факторов и радиальных функций распределения была использована специально разработанная методика, подробное изложение которой представлено в подразделе 3.2.
2.4 Методика компьютерного моделирования
Микроскопическая модель атомной структуры аморфного РЬТЮ3 была получена методом молекулярной динамики (МД). В рамках метода МД считается, что движение атомов в структуре вещества подчиняется законам классической динамики [143, 144]. При этом атомы считаются материальными точками, каждую из которых можно описать координатами *{(/), у$), з,(?) и скоростями ух1(0, уУ[(0, Угк)- Взаимодействие между атомами описывается с помощью
(2.5)
где А0 - поперечное сечение первичного пучка.
Учет этих поправок осуществляется следующим образом:
(2.6)