Новые сегнетоэлектрические и суперионные кристаллы с каркасной туннельной структурой

• Автор: Харитонова, Елена Петровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава I ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Соединения в тройной системе К20-М)205-В20з

1.2. Монокристаллы К3МЬзВ20]2, К3Та3В2012 и К3№>з812

1.2.1. Структура кристаллов

1.2.2. Некоторые физические характеристики кристаллов

1.2.3. Синтез монокристаллов КМЗ и КТВ

1.3. Соединения в системах М20 - Мз205 (М = 1л, Иа, К, ЯЬ, Се), их кристаллическая структура и свойства
Заключение
Глава II МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ
2.1. Синтез керамических образцов
2.2. Выращивание монокристаллов
2.3. Рентгенофазовый анализ и состав кристаллов
2.4. Электрофизические исследования
2.5. Генерация второй гармоники лазерного излучения
(метод Куртца)
2.6. Методы изучения оптических свойств и доменной структуры
2.7. Другие методы исследования физических свойств
Глава III КРИСТАЛЛЫ К31ЧЬ3В20,2: ВЫРАЩИВАНИЕ, СВОЙСТВА, ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ
3.1. Выращивание монокристаллов К3№>3В20)2 и их характеристика
3.2. Оптические свойства кристаллов
3.3. Полиморфизм и свойства кристаллов К3№>3В20]
3.3.1. Диэлектрическая проницаемость
3.3.2. Электропроводность кристаллов
3.3.3. Нелинейные оптические свойства
3.3.4. Доменная структура и ее перестройка с температурой
Глава IV. ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ НИОБАТА-БОРАТА КАЛИЯ К3ИЬ3В2012 С ИЗОМОРФНЫМИ ЗАМЕЩЕНИЯМИ КАЛИЯ НА
НАТРИЙ И РУБИДИЙ
4.1. Твердые растворы К3.хНахМЪ3В2012 с замещением калия на натрий..
4.1.1. Выращивание монокристаллов и их характеристика
4.1.2. Полиморфизм и физические свойства монокристаллов КИБгИа
4.1.2.1. Диэлектрическая проницаемость
4.1.2.2. Электропроводность
4.1.2.3. Нелинейные оптические свойства
4.1.2.4. Доменная структура

4.2. Твердые растворы K3.xRbxNb3B20i2 с замещением калия
на рубидий
4.2.1. Твердофазный синтез и выращивание монокристаллов KNB:Rb
4.2.2. Физические характеристики кристаллов K3.xRbxNb3B20i2
Глава V ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ НА ОСНОВЕ НИОБАТА-БОРАТА КАЛИЯ K3Nb3B20i2 С ЗАМЕЩЕНИЯМИ НИОБИЯ НА ТАНТАЛ И СУРЬМУ
5.1. Твердые растворы в системе K3Nb3B20i2 - K3Ta3B2Oi
5.1.1. Синтез керамических образцов, выращивание монокристаллов и их характеристика
5.1.2. Фазовые переходы
5.2. Твердые растворы K3Nb3_xSbxB20i2 с сурьмой
5.2.1. Выращивание монокристаллов KNB:Sb
5.2.2. Полиморфизм и свойства кристаллов K3Nb3.xSbxB20i
5.2.2.1. Электрофизические свойства
5.2.2.2. Доменная структура
Глава VI МОНОКРИСТАЛЛЫ В СИСТЕМЕ K3Nb3B
K3Nb3Si2
6.1. Синтез керамических образцов, выращивание монокристаллов K3Nb306(B206)i-x(Si207)x и их характеристика
6.2. Фазовые переходы и физические свойства кристаллов K3Nb306(B206)1.x(Si207)x
Глава VII МОНОКРИСТАЛЛЫ НИОБАТОВ РУБИДИЯ И ЦЕЗИЯ M2Nb4On (М = Rb, Cs)
7.1. Монокристаллы ниобата рубидия Rb2Nb40n
7.1.1. Выращивание кристаллов
7.1.2. Фазовые переходы и свойства кристаллов Rb2Nb4Oi ]
7.2. Кристаллы ниобата цезия Cs2Nb40n и твердых растворов Cs2_xRbxNb40i
7.2.1. Синтез керамических образцов и выращивание монокристаллов
7.2.2. Полиморфизм и свойства кристаллов Cs2Nb40n и Cs2.xRbxNb40„
Глава VIII ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в научных исследованиях по поиску и изучению физических свойств новых сегнетоэлектрических, нелинейных оптических и суперионных кристаллических материалов большое внимание уделяется кислородсодержащим соединениям с туннельной структурой, примерами которых могут быть гексагональные и тетрагональные бронзы, соединения семейства пирохлора, титанил фосфата калия КТ1ОРО4 и другие. Все эти соединения объединяет их структурный мотив, состоящий из двух подрешеток: жесткого каркаса, включающего, как правило, с!" -
кислородные октаэдры и имеющего широкие сквозные каналы, и щелочных катионов, располагающихся в этих каналах. У многих таких соединений обнаруживаются сегнетоэлектрические свойства в сочетании с высокой ионной проводимостью и нелинейной оптической восприимчивостью. Проводится поиск и среди боратов, отличающихся широкой полосой пропускания света в ультрафиолетовой области, что может быть использовано при создании источников излучения в голубой области спектра.
Настоящая работа посвящена поиску, выращиванию и исследованию физических свойств новых сегнетоэлектриков-суперионных проводников среди щелочных ниобатов и ниобатов-боратов со структурами туннельного типа. Основное внимание уделялось монокристаллам ниобата-бората калия К3ЫЬзВ20|2 (ТШВ) и их твердым растворам с частичными замещениями калия на натрий и рубидий, ниобия на тантал и сурьму и, наконец, бора кремнием. Впервые получены и исследованы монокристаллы ниобатов с крупными щелочными катионами цезия и рубидия состава Ьу^Оц, где К = ЛЬ и Се.
Кристаллы ЮЧВ относятся к семейству, в котором в настоящее время насчитывается около 10 соединений различного состава. Все эти -соединения объединяет алгоритм построения их кристаллической решетки,

Керамические образцы в системе Cs2Nb40n - Rb2Nb40u были синтезированы в твердой фазе по реакции:
(1 -x)Cs20 + xRb20 + 2Nb205 = Cs2.xRbxNb40,, (2.6)
Во всех указанных выше реакциях использовались реактивы К2СОз, Na2C03, Rb2C03, CsN03, Nb205, Ta205, Sb203, H3B03, Si02 квалификации «осч». Взвешивание нужных количеств этих реактивов проводилось на весах фирмы "Sartorius" с точностью до 0.001 г. Общий вес навесок составлял 1 - 2 г. Далее эти реактивы смешивались в нужной пропорции в агатовой ступке и на гидравлическом прессе отпрессовывались таблетки диаметром 1 см и толщиной 2 мм. Давление при прессовании составляло 150 кг/см2. Полученные образцы затем обжигались в муфельной печи в воздушной среде, при этом образцы различного состава не соприкасались друг с другом. Предварительный обжиг проводился при 600°С в течение 1 - 5 часов, затем таблетки растирались в агатовой ступке, вновь отпрессовывались и помещались в печь. Длительность и температура второго обжига были различными для каждой из вышеперечисленных систем и приведены в главах 4, 5, 6 и 7. Границы существования твердых растворов в указанных системах определялись с использованием рентгеновского фазового анализа путем сопоставления дифрактограмм образцов с дифрактограммами монокристаллов K3Nb3B20i2, K3Ta3B20i2, K3Nb3Si20i3, Cs2Nb40n и Rb2Nb40n.
2.2. Выращивание монокристаллов
Исследования полиморфизма и физических свойств полученных соединений и их твердых растворов проводились на монокристаллических образцах. Поскольку все эти соединения плавятся с разложением, для получения их монокристаллов был использован метод спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве [38]. Монокристаллы K3Nb3B2Oi2, K3Ta3B20i2, K.3Nb3Si20i3 и твердые растворы на основе K3Nb3B20i2 были