Рентгеноструктурные исследования и установление закономерных связей структура-свойства в кристаллах твердых растворов K1-x(Ti1-xNbx)OPO4 и K1-x(Ti1-xSbx)OPO4

• Автор: Алексеева, Ольга Анатольевна
• Шифр специальности: 01.04.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

£ Глава I. Кристаллы семейства титанил-фосфата калия

(Литературный обзор)

1.1. Физические свойства кристаллов КТЮР04

1.2. Атомная структура кристаллов семейства КТЮРО4 и ее связь

со свойствами

1.3. Изо- и гетеровалентные замещения в структурном типе

КТЮР04

1.4. Выводы из анализа литературных данных

ГЛАВА II. Прецизионные рентгеноструктурные исследования монокристаллов твердых растворов К].ХТ1|.ХМЬХ0Р04 (х = 0.04, 0.07,0.11)

2.1. Рентгеновский дифракционный эксперимент

2.2. Уточнение атомных структур монокристаллов твердых растворов Ко.9бТ1о.9б!чПЭ0.о4ОРО4, Ко.9зТ1о.9зМэо.о70Р04 и К0.89'П(ШИЬ(ШОРО4
2.3. Обсуждение результатов
Глава III. Рентгеноструктурное исследование монокристалллов К0.9зТ1о.9зНЬо.о70Р04 при температуре 30 К
3.1. Рентгеновские дифракционные данные при 30 К
3.2. Низкотемпературная структура монокристалла Ко.9зТ1о.9зНЬо.о70Р04
Глава IV. Определение и уточнение структур монокристалл-лов K2.92Nb2.58Ti1.42P2.5O17 и K2.68Nb2.82Ti1.17P2.5O17
4.1. Экспериментальные рентгеновские дифракционные данные
4.2. Рентгеноструктурный анализ монокристаллов
K2.92Nb2.58Ti1.42P2.5O17 И K2.68Nb2.82Ti1.17P2.5O17
4.3. Обсуждение результатов
Глава V. Прецизионные рентгеноструктурные исследования
монокристаллов К1.хТц.х8ЬхОРС>4 (х = 0.01, 0.07, 0.17)
5.1. Рентгеновские дифракционные эксперименты
5.2. Уточнение атомных структур Ко.цдТЧо.ддЗЬо.смОРО^
Ко.9зТ1о.9з8Ьо.о70Р04 и Ko.83Tio.83Sbo.nOPO,4
5.3. Обсуждение результатов
Глава VI. Результаты исследований и закономерные связи составструктура-свойства в твердых растворах на основе титанил-фосфата калия, легированных ниобием либо
сурьмой
Выводы
Список литературы

Центральной проблемой современной структурной кристаллографии является установление закономерных связей между химическим составом, атомной структурой и физическими свойствами кристаллических материалов. Исследование таких связей для конкретных семейств соединений является фундаментальной задачей для физики твердого тела и материаловедения. В физике твердого тела соответствующая информация дает возможность перехода от феноменологического описания к микроскопической теории свойств кристаллов и явлений, происходящих в них при внешних воздействиях. Для материаловедения открывается путь ухода от затратного метода проб и ошибок к целенаправленному изменению в определенных пределах свойств используемых в технике кристаллов методами изоморфных замещений. Если установлена структурная обусловленность определенного свойства кристаллов, то может быть создан эффективный алгоритм поиска по банкам структурных данных кристаллов с известными особенностями строения. Именно эти кристаллы будут наиболее перспективными на наличие интересующего исследователя свойства. Актуальность установления корреляций состав - структура - свойства для конкретных кристаллических материалов несомненна. Особую значимость приобретают такие исследования, если они связаны с материалами, обладающими важными для современной техники и высоких технологий свойствами.
Публикации свидетельствуют, что в последние годы серьезное
внимание исследователей привлекает многочисленное семейство
твердых растворов со структурой типа титанил - фосфата калия. И это
неслучайно. Кристаллы этого семейства обладают уникальным
набором физических свойств. В определенных температурных
интервалах они сегнетоэлектрики и ионные проводники по

Глава III. Рентгеноструктурное исследование монокристаллов Кд 93Ti0 93Nbo.070P04 при температуре 30 К
Установлено, что с ростом содержания пятивалентного ниобия, замещающего четырехвалентный титан в структуре КТІОРО4, для компенсации разницы в валентностях, растет количество вакансий в позициях калия. При этом остающиеся атомы К статистически распределяются по большему числу позиций. Для надежной локализации дополнительных позиций калия с малой заселенностью необходимы низкотемпературные исследования. В связи с этим было проведено рентгеноструктурное исследование монокристаллов Ivq 9jTi() 93Nb() 07ОРО4 при температуре 30К.
3.1. Рентгеновские дифракционные данные при 30 К
Образец для рентгеноструктурного исследования в форме шарика диаметром 0.21 мм приготовлен из однородного монокристалла состава K093Ti093Nb007OPO4. Кристалл был приклеен на стеклянной нити с помощью пчелиного воска, чтобы исключить влияние напряжений на образец при низких температурах.
Измерения проведены на четырехкружном рентгеновском дифрактометре HUBER-5042 с криостатом DISPLEX DE-202 (APD Cryogenics inc). Этот криостат действует без потери гелия. В компрессоре гелий сжимается до давления в 20 атмосфер. Затем следуют два цикла расширения гелия, в результате которых гелий охлаждается до 10 К, и он снова закачивается в компрессор. Криостат с двойным замкнутым циклом в области температур 20-25 0К обеспечивает стабильность температуры на образце ±0.05К. Точность установки угловых положений гониометра составляет 0.001°. Система управляется компьютером, работающем в операционной системе LINUX при помощи программного конструктора SPEC, в котором