Сегнетоэластические свойства и структурная неустойчивость высокотемпературных металлоксидных сверхпроводников

• Автор: Иванов, Олег Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 271 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ГЛАВА 1. СЕГНЕТОЭЛАСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА

УВагСизОу.з

1Л. Особенности кристаллической структуры высокотемпературных

металлоксидных сверхпроводников

1ЛЛ Структурная кристаллохимическая классификация высокотемпературных сверхпроводников

1Л .2. Двойниковая структура в соединении УВагСизСБ-з

1.2. Механическая нелинейность и вклад динамики двойниковых

границ в низкочастотные упругие и неупругие свойства
1.3. Амплитудные зависимости внутреннего трения
1.3Л. Влияние состояния сегнетоэластической двойниковой
структуры на амплитудные зависимости внутреннего трения
1.3.2. Двойниковый механизм амплитудной зависимости внутреннего трения
1.3.3. Дислокационный механизм амплитудной зависимости внутреннего трения
1.4. Влияние двойниковых границ на температуру сверхпроводящего перехода
1.5. Низкочастотные упругие и неупругие свойства УВа2Си307_8 в окрестности сверхпроводящего перехода
1.5.1. Аномалии упругих и неупругих свойств некоторых высокотемпературных сверхпроводников в области низких
температур
1.5.2. Влияние внешних воздействий на пик внутреннего трения
при Тс В сверхпроводнике УВа2СизС>7_

ГЛАВА 2. СЕГНЕТОЭЛАСТИЧЕСКИЕ ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ В ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКАХ 2Л. Изменения структуры при сегнетоэластических фазовых
переходах
2ЛЛ. Собственный сегнетоэластический фазовый переход в
соединении УВа2Си30у.г
2 Л .2. Несобственный сегнетоэластический фазовый переход в
системе Еа2_х8гхСи
2.2. Низкочастотные упругие и неупругие свойства высокотемпературных сверхпроводников при сегнетоэластическом
тетра—>орто фазовом переходе
2.2.1. Общие закономерности поведения внутреннего трения в окрестности фазового перехода в собственном сегнетоэлас-
тике УВа2Си30у.5 и несобственном сегнетоэластике Ьа2Си
2.2.2. Флуктуационный механизм низкочастотного внутреннего
трения при фазовом переходе первого рода
2.2.3. Температурная эволюция петель сегнетоэластического гистерезиса в окрестности тетра—>орто фазового перехода в соединении УВа2Си30у.з
2.2.4. Температурная эволюция упругих свойств при тетра—»орто фазовом переходе в соединениях Ьа2Си04 и Еа^^Зго^СиОз
2.3. Сегнетоэластический фазовый переход в соединении УВа2Си30у.з
как концентрационный по кислороду фазовый переход
2.3.1. Последовательность тетра—»орто—»тетра фазовых переходов при нагревании. Релаксационный процесс, обусловленный кислородными вакансиями
2.3.2. Изотермическая реализация сегнетоэластического фазового
перехода

ГЛАВА 3. СТРУКТУРНАЯ НЕУСТОЙЧИВОСТЬ
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ ЗЛ. Структурная неустойчивость сверхпроводящих соединений А-
3.2. Структурная неустойчивость в системе У].хРгхВа2Сиз07.а.
Корреляция между температурой структурной неустойчивости
и температурой сверхпроводящего перехода
3.2.1. Сверхпроводимость в системе У1_хРгхВа2Сиз07.
3.2.2. Упругие свойства системы У1.хРгхВа2Сиз07.
3.3. Анизотропия упругих свойств монокристалла Ш^Сео^СиСГ
3.3.1. Особенности физических свойств системы Ш2.хСехСи
3.3.2. Упругие свойства монокристалла Ш^Сео, 15С1Ю4 вблизи Тс..
3.3.3. Поведение продольного модуля упругости С33 в сверхпроводящей фазе
3.3.4. Влияние кристаллического электрического поля на
поперечный модуль упругости Сбб
3.4. Структурная неустойчивость соединения УВа2Си307_5 в низкотемпературной области
3.4.1. Низкочастотные упругие и неупругие свойства при низкотемпературном фазовом переходе
3.4.2. Влияние двойниковой структуры на температурный гистерезис модуля сдвига
3.4.3. Низкочастотные упругие и неупругие свойства образца с диамагнитным признаком сверхвысокотемпературной сверхпроводимости
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

инфранизкочастотного внутреннего трения 0'атах) и эффективного модуля сдвига Сэфф=сгтах/Хтах=/(<ттах), представленные на рис.1.16. Из рисунка видно, что при механическом напряжении, близком к коэрцитивному напряжению, зависимость <2'сгтах) проходит через максимум, а зависимость (тЭфф(<ттах) -через минимум. Изучение частотных зависимостей при температуре 295 К показало, что форма «нормальной» петли сегнетоэластического гистерезиса не зависит от измерительной частоты в диапазоне от 10'3 до 5-10“1 Гц.
Установленные экспериментальные факты достаточно хорошо объясняются в рамках представления о взаимодействии границ сегнетоэластических двойников с дефектами кристаллической решётки. В образцах, длительное время находящихся в сегнетоэластическом состоянии и не повергавшихся воздействию внешних механических напряжений, двойниковые границы служат областями «притяжения» точечных и линейных дефектов, поскольку при этом общая энергия твердого тела понижается [66]. В результате происходит миграция к границам двойников тех дефектов, энергия взаимодействия которых с двойниковой границей достаточна для такого перемещения. Вследствие этого процесса двойниковые границы оказываются закреплёнными организованными вблизи них дефектами. Внешнее механическое напряжение, приложенное к образцу, приводит к возникновению сил, действующих на границы двойников и ответственных за перестройку исходной двойниковой структуры. Этот процесс включает как термическую, так и атермическую составляющие. Первая составляющая связана с теми двойниковыми границами, которые находятся в окружении довольно сильно закрепляющих дефектов, поэтому для их отрыва необходимо преодолеть потенциальный барьер А {/. На рис.1.17 качественно представлено изменение энергии сегнетоэластика в зависимости от положения г двойниковой границы около закрепляющего дефекта в отсутствие (кривая 1) и при наличии (кривая 2) внешнего механического напряжения. Последовательное движение двойниковой границы через систему таких потенциальных барьеров будет проявляться в медленных процессах деформации образца, а также обусловливать релаксационный характер потерь механической энергии.