Нанодоменные состояния перовскитоподобных оксидов на основе нестехиометрических ферритов стронция с высоким дефицитом по кислороду

• Автор: Анчарова, Ульяна Валерьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 169 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1Л Перовскитоподобные кристаллы

1.2 Перовскитоподобные оксиды с анионными вакансиями

1.3 Структура и свойства ферритов/кобальтитов стронция

1.3.1 БгГеОз-г

1.3.2 БгСоОз-г

1.3.3 Твердые растворы на основе ферритов/кобальтитов стронция

1.4 Нарушение порядка в нестехиометрических оксидах

1.5 Доменная структура перовскитоподобных оксидов

1.6 Заключение к Главе
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1 Синхротронное излучение
2.1.1 Экспериментальная станция на 2-м канале СИ накопителя ВЭПП-
2.1.2 Экспериментальная станция на 4-м канале СИ накопителя ВЭПП-
2.2 Приготовление образцов
2.3 Рентгеноструктурный анализ
2.4 Методы анализа дифракционных картин частично разупорядоченных структур
2.5 Заключение к Главе
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ ФЕРРИТОВ СТРОНЦИЯ
3.1 Микроструктура ферритов стронция со стехиометрией 3-<5~2.
3.2 Микроструктура ферритов стронция со стехиометрией 3-<5~2.
3.3 Дифракционные эффекты, сопровождающие нано-доменные состояния ферритов

стронция
3.3.1 Дифракционные эффекты наноструктурирования ферритов стронция со

стехиометрией 2-8-2.
3.3.2 Дифракционные эффекты наноструктурирования ферритов стронция со стехиометрией 3-6~2.
3.3.3 20-дифракционные эффекты наноструктурирования ферритов стронция со стехиометрией 3-<5—2.
3.4 Заключение к Главе
ГЛАВА 4. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕНТГЕНОДИФРАКЦИОННЫХ КАРТИН СИЛЬНО ДЕФИЦИТНЫХ ПО КИСЛОРОДУ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ
НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ ОКСИДОВ АВО^ НА ОСНОВЕ ФЕРРИТОВ СТРОНЦИЯ
4.1 Нулевое приближение: модель однородного разупорядочения
4.2 Модель неоднородного разупорядочения
4.4 Заключение к Главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

4.2.1 Первое приближение: неоднородное разупорядочение вдоль одного направления
4.2.2 Второе приближение: неоднородное разупорядочение по трем направлениям
4.2.3 Модель неоднородного разупорядочения по всем трем направлениям кристалла: трехмерная нано-доменная система, сгенерированная методом Монте-Карло
4.3 Влияние параметров нано-доменной системы на дифрактограммы

ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭВОЛЮЦИИ СТРУКТУРЫ НЕСТЕХИОМЕТРИЧЕСКИХ ДЕФИЦИТНЫХ ПО КИСЛОРОДУ ОКСИДОВ ЛВОз-5НА основе ферритов СТРОНЦИЯ ПРИ НАГРЕВАНИИ
5.1 Структурные изменения при нагревании нестехиометрических оксидов на основе ферритов стронция
5.2 Заключение к Г лаве

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
ПЭМВР (или НБТЕМ)- просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения;
СИ - синхротронное рентгеновское излучение;
ВЭПП-3 - электрон-позитронный накопитель, расположенный в Институте ядерной физики СО РАН; установленный на нем трехполюсный вигглер является источником рентгеновского синхротронного излучения, применяемого во всех дифракционных экспериментах данной работы;
2И-дифракция - рентгеновские дифракционные картины 1(/, 26) исследуемых веществ, полученные с помощью двухкоординатного детектора до их интегрирования по азимуту с целью получения традиционных порошковых рентгеновских дифрактограмм /(2$);
Ш-нанодомены - структурные домены пластинчатой формы, имеющие наноразмеры минимум по одному измерению, являющиеся элементами одномерно-модулированной структуры
ЗН-наиодомены - структурные домены произвольной формы, имеющие наноразмеры по всем трем своим измерениям, являющиеся элементами трехмерно-модулированной структуры;
браунмиллерит, ортоперовскит, тетраперовскит - вакансионно-упорядоченные фазы перовскитоподобньтх систем (с кислородной стехиометрией 2.5, 2.75 и 2.875, соответственно) ромбической или тетрагональной симметрии, представляющие собой структуры срастания октаэдрических слоев с тетраэдрическими (браунмиллерит), пентаэдрическими (ортоперовскит) или смешанными (тетраперовскит) слоями;
Р-П фазы - фазы Раддлесдена(Руддлесдена)-Поппера, перовскитоподобные оксиды, представляющие собой структуры срастания пакетов АВОъ размером в одну, две и более перовскитных ячеек, с одинарным слоем АО со структурой каменной соли, приводящее к сдвигу каждого следующего пакета на пол-периода в поперечных направлениях;
средний порядок - понятие, применяемое для низкоупорядоченных систем, характеризующее взаиморасположение областей ближнего порядка друг относительно друга. В данной работе используется для характеризации взаиморасположения

концентрация дислокаций достигает 10|5-1016м'2 [87]. Планарные и поверхностные дефекты называются двумерными (20), ими являются дефекты упаковки, межзеренные границы (интерфейсы), границы двойников и доменов, антифазные и малоугловые границы в упорядоченных сплавах и соединениях, а также внешняя поверхность кристалла. Трехмерными (30) дефектами являются любые искажения кристаллической решетки, имеющие макроскопические размеры в трех измерениях. К ним относятся поры, трещины, включения с другой кристаллической структурой, аморфные включения и др. [84, 86].
Взаимодействие дефектов энергетически выгодно из-за того, что их объединение приводит к разрыву меньшего числа связей между атомами [85], в частности, энергия образования бивакансии меньше энергии образования изолированной вакансии и, например для металлов с ГЦК решеткой, при достаточно высокой температуре, близкой к температуре плавления, около одного процента всех вакансий объединены в пары, причем бивакансии более подвижны, чем моновакансии, что проявляется в увеличении коэффициента диффузии. В ГЦК решетке энергетически выгодны и имеют большую подвижность также объединения из трех вакансий.
Сильно нестехиометрическими [84] называются соединения, содержащие структурные вакансии и имеющие такие области гомогенности, в пределах которых достигается концентрация вакансий, обеспечивающая их неизбежное взаимодействие между собой. При определенных условиях атомы внедрения и вакансии могут образовывать кластеры (определенные группы узлов кристаллической решетки твердого раствора одной или нескольких координационных сфер) или перераспределяться по узлам кристаллической решетки и образовывать различного типа упорядоченные структуры, в том числе и упорядочение самих кластеров. При температурах ниже 1000°С термодинамически равновесным состоянием нестехиометрических соединений является упорядоченное состояние, а неупорядоченное состояние - метастабильно [84]. Таким образом, нестехиометрические твердые растворы на микроуровне обладают гетерогенной структурой [8]. В частности, дефекты Уодсли (неупорядоченные плоскости кристаллографического сдвига) отличаются по структуре и составу от остального кристалла, но не считаются отдельной фазой, также существует масса вариантов несовершенств структуры, которые с определенной точки зрения можно считать полноправным компонентом структуры.