Дефекты как структуро-преобразующие элементы при фазовых превращениях

• Автор: Шмытько, Иван Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Черноголовка
• Количество страниц: 332 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ 6

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. 16

г 1.1. Структурная классификация дефектов. 16

1.2. Учет дефектов в термодинамической теории фазовых переходов. 18

1.3. Фотоэлектрические явления в сегнетоэлектриках-полупроводниках. 20

1.4. Волны плотности дефектов и эффекты памяти в кристаллах с несоизмеримыми модуляциями структуры. 21

1.4.1. Несоизмеримые модулированные структуры. 22

1.4.2. Модуляции структуры в реальных кристаллах. 25

1.4.2.1.Замороженные (фиксированные) дефекты и искажения волн модуляций

1.4.2.2.Подвижные дефекты и неискаженные волны модуляций. 26

^ 1.4.3. Волны плотности дефектов и эффекты памяти в несоизмеримо

модулированных системах. 27
1.4.4. Релаксационные процессы в несоизмеримо модулированных фазах. 29
1.4.5. Глобальный температурный гистерезис. 31
1.4.6. Влияние скорости изменения температуры на структурные перестройки
1.4.7. Влияние механических напряжений на несоизмеримые структуры. 33
1.5. К вопросу о протяженной структуре двойниковых границ в кристаллах. 34
1.5.1. Двойники превращения. Симметрийные аспекты полидвойникового состояния кристаллов после фазовых переходов. 34
1.5.2. Структурные состояния в области двойниковых границ (теоретические аспекты). 37
ГЛАВА 2. АППАРАТУРА И МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТА. 42

2.1. Структура дифракционного изображения кристаллов в схеме широко расходящегося пучка рентгеновских лучей.
2.2. Метод топографии углового сканирования в геометрии Лауэ. Методы «секционной» и «локальной» топографии углового сканирования.
2.3. Низкотемпературные устройства для исследования фазовых переходов.
2.3.1. Азотный криостат для получения рентгенограмм в широко расходящемся пучке рентгеновских лучей.
2.3.2. Гелиевые криостаты для традиционной дифрактометрии и топографии
C«r
углового сканирования и метода съемки в широко расходящемся пучке рентгеновских лучей. 52
2.4. Механизм ориентированного механического нагружения для
низкотемпературных рентгеновских исследований. 54
2.5. Автоматизация рентген-дифрактометрических исследований
для изучения плоских сечений обратного пространства. 57
ГЛАВА 3. ТОЧЕЧНЫЕ ДЕФЕКТЫ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕСТРОЙКИ СТРУКТУРЫ
МОНОКРИСТАЛЛОВ. 59
3.1. Структурные состояния прустита. 59
3.2. Фотоиндуцированные автоколебательные перестройки в кристаллах
прустита. 65
3.3. Волны плотности дефектов и специальные случаи реализации эффектов
памяти в кристаллах с несоизмеримыми модуляциями структуры. 70
3.4. Дифракция рентгеновских лучей в полидоменных кристаллах,
модулированных поперечными волнами атомных смещений. 79
3.5. Инициирующее действие непрерывного изменения температуры на
структурные перестройки в кристаллах с фазовыми переходами типа упорядочения. 96
3.5.1. Инициирующее действие непрерывного изменения температуры
на структурные перестройки в кристаллах прустита. 97
3.5.2. Инициирующее действие непрерывного изменения температуры
на структурные перестройки в кристаллах тиомочевины. 103
3.5.3. К вопросу о механизме инициирующего действия охлаждения
на структурные перестройки в кристаллах. 108
ГЛАВА 4. ЛИНЕЙНЫЕ ДЕФЕКТЫ В ПРОЦЕССАХ ПЕРЕСТРОЙКИ СТРУКТУРЫ
МОНОКРИСТАЛЛОВ. 119
4.1. О механизме раздвойникования полисинтетической структуры и
образования политипных фаз в кристаллах ZnS. 119
4.2. Деформационно-стимулированные фазовые переходы
в монокристаллах кремния. 128
4.3. Индуцированные электронным пучком циклические структурные
перестройки в кристаллах сульфида цинка и кремния. 135
^ , 4.4. Структурные аспекты деформационного стимулирования a=>ß
превращения в кристаллах ß-PbF2. 138

4.5. Особенности структурных перестроек в кристаллах с несоизмеримо модулированными фазами в области lock-in перехода при одноосных механических напряжениях (на примере кристаллов Rb2ZnCI4). 143
4.6. Структурные аспекты образования несоизмеримых композитных
структур (на примере (Rbx(NH4)(1.x))S04). 148

ГЛАВА 5. СТРУКТУРА ДВОЙНИКОВЫХ ГРАНИЦ И ИХ УЧАСТИЕ В ПРОЦЕССАХ
ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ. 158

5.1. Особенности двойниковой структуры в кристаллах ВаТЮ3. 158
5.2. Особенности двойниковой структуры и структуры двойниковых границ
в кристаллах дигидрофосфата калия КН2Р04. 166
5.3. Особенности двойниковой структуры и структуры двойниковых границ в сегнетоэластиках (на примере соединений ReBa2Cu30(7^),
Re = Y, Gd, Но). 175
5.3.1. Кристаллгеометрические аспекты фазовых переходов в кристаллах семейства 1-2-3. 177
5.4. Квазидвойники в кристаллах семейства 1-2-3 на примере соединения НоВа2Си3Ох. 189
5.5. Размерный эффект, двойниковая структура и структура двойниковых границ в кристаллах MASD. 193
5.6. Взаимосвязь фазовых состояний со структурой двойниковых границ
в кристаллах CsDy(Mo04)2. 200
5.7. Межфазовые границы в несоизмеримых структурах (на примере прустита). 207
5.8. Аномальные двойниковые структуры. 211
5.8.1. Когерентное перекрестное двойникование в кристаллах LaGa03
5.8.2. "Chez like” двойники в эпитаксиальных пленках. 212
5.8.3. Слабо выраженные двойниковые структуры. 215
ГЛАВА 6. ТРЕХМЕРНЫЕ ДЕФЕКТЫ В ПРЦЕССАХ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ
АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ. 226
6.1. О механизме образования субструктуры в монокристаллах при изоморфных фазовых переходах, идущих с понижением объема элементарной ячейки (на примере монокристаллов БглВ). 227
6.1.1. Влияние внешней среды и температуры на реальную структуру монокристаллов ЭтЭ при фазовом переходе под давлением. 227

топограммы углового сканирования, а также использовать различные приставки для дифрактометрических исследовании и, в частности, криостаты.
В качестве примера возможностей такого сочетания ТУС и дифрактометрии на рис.
2.5 показаны топограммы углового сканирования кристалла прустита до и после фазового перехода при Тс= 28-5-30 К. Двойное изображение отображает две двойниковые компоненты. Подобие топограмм двойниковых компонент указывает на малый размер отдельных двойников и их чередование в образце. Различие почернения изображений двойниковых компонент указывает на заметное различие в толщине чередующихся компонент. Расщепление изображения только в вертикальном направлении указывает на равенство периодов отражающих плоскостей в обоих двойниковых компонентах.
Последнее подтверждается дифрактометрическими спектрами, полученными в схеме в-2#сканирования.
2.3. Низкотемпературные устройства для исследования фазовых переходов, [83 -84,102 - 103].
Для исследований кристаллографических характеристик кристаллов при низких температурах нами была разработана серия рентгеновских криостатов, а именно: азотный и гелиевый криостаты для получения рентгенограмм широко расходящегося пучка рентгеновских лучей и гелиевый криостат для традиционной дифрактометрии
Т=25 К