Комплексное исследование новых сегнетоэлектриков - сегнетоэластиков (CH3 )2 NH2 Al(SO4 )2 . 6H2 O(ДМААС) методами нейтронной дифракции и нейтронной спектроскопии

• Автор: Казимиров, Вячеслав Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 101 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Новое семейство сегнетоэлектриков-
сегнетоэластиков ДМААС
§1.1. Введение
§ 1.2. Приготовление образцов. Первые экспериментальные
результаты
§ 1.3. Исследование кристаллов ДМААС методом рентгеновской
дифракции
§ 1.4. Исследование сегнетоэлектрика-сегнетоэластика ДМААС
методом комбинационного рассеяния света
§ 1.5. О низкотемпературных фазовых переходах в кристаллах
семейства ДМААС
§ 1.6. Заключение
Глава 2. Нейтронографическое исследование атомной
структуры кристаллов ДМААС в параэлектрической и ссгнетоэлсктрической фазах
§ 2.1. Введение
§ 2.2. Исследование атомной структуры кристаллов методом
нейтронной дифракции
§ 2.3. Эксперименты по дифракции нейтронов на монокристаллах ДМААС в параэлектрической и сегиетоэлектрической
фазах
§ 2.4. Анализ структуры ДМААС в параэлектрической фазе при
Т=293 К
§ 2.5. Анализ структуры ДМААС в сегиетоэлектрической фазе
при Т=135 К
§ 2.6. Основные результаты

Глава 3. Исследование динамики решетки кристаллов
ДМААС методом неупругого некогерентного рассеяния нейтронов
§3.1. Неупругое некогерентное рассеяние нейтронов на
кристаллах ДМААС: почему это исследование необходимо
§3.2. Неупругое некогерентное рассеяние нейтронов кристаллами
§ 3.3. Проведение эксперимента
§ 3.4. Фононные спектры ДМААС
§3.5. Основные результаты
Глава 4. Микроскопическое рассмотрение
сегнетоэлектрического фазового перехода в кристаллах ДМААС
§4.1. Введение
§ 4.2. Ab initio расчет равновесной геометрии и распределения
зарядов для свободного ДМА-катиона
§ 4.3. Колебательный спектр ДМА-катиона и интерпретация КР-
спектров кристалла ДМААС
§ 4.4. ДМА-катион в кристалле ДМААС (сегнетоэлектрическая
фаза)
§ 4.5. ДМА-катион в кристалле ДМААС (параэлектрпческая
фаза)
§ 4.6. Энергия переориентации ДМА-катиона в структуре ДМААС
§ 4.7. Диполь-диполыюе взаимодействие ДМА-катионов и сегпетоэлектрический фазовый переход в кристаллах
ДМААС.!
§ 4.8. Выводы
Заключение
Благодарности
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
Физика конденсированных сред в настоящее время представляет собой обширную область науки, в которой по некоторым данным работает до 80% всех физиков мира. Это легко понять, если учесть, что исследования в области физики конденсированных сред направлены в первую очередь на изучение свойств новых материалов, использование которых на практике открывает широчайшие возможности для создания новых приборов, начиная от бытовой техники и кончая космическими технологиями.
Физика сегнетоэлектричества как самостоятельная область физики конденсированных сред начала бурно развиваться в 40-60-х годах нашего века, хотя явление существования у некоторых кристаллических материалов переключаемой спонтанной электрической поляризации было открыто уже в 20-е годы. Сейчас это выглядит парадоксальным, но в течение 30 лет сегпетоэлектричество представлялось лишь как своеобразная игра природы, п казалось, что сегнетоэлектрическими свойствами обладает крайне ограниченное число кристаллических материалов. Видимо, этим обусловлено то, что серьезных систематических исследований сегпетоэлектриков практически не предпринималось, не говоря уже об их применении в промышленности. Как часто случается, после штиля была буря, сообщения об открытии сегнетоэлектрических свойств в кристаллах стали появляться, как грибы после дождя. Этот момент стал решающим, сегпетоэлектричество подверглось массированному наступлению со стороны экспериментаторов и теоретиков. В настоящий момент физика сегнетоэлектричества представляет собой обширную область, в которой накоплен богатейший экспериментальный материал и развиты теоретические подходы, направленные па описание свойств сегнетоэлектриков и в том или ином приближении объясняющие природу сегнетоэлектричества в кристаллах.
Исследование физических процессов, протекающих в сегнетоэлектрических кристаллах, и природы сегнетоэлектрического фазового перехода в них уже внесло существенный вклад в развитие физики

ГЛАВА
НЕЙТРОНОГРАФИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ АТОМНОЙ СТРУКТУРЫ КРИСТАЛЛОВ ДМААС В ПАРАЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФАЗАХ
2.1. Введение
Исследование структуры кристаллов семейства ДМААС методом рентгеновской дифракции позволило выявить основные особенности строения этого класса соединений. Однако рентгеновская дифракция как инструмент, позволяющий исследовать структуру вещества, имеет естественные ограничения, заметно сужающие рамки получаемой структурной информации.
Процесс рассеяния рентгеновских лучей атомами твердых тел состоит во взаимодействии между полем электромагнитного излучения и электронами атомов. Очевидно, что вклад данного атома в такое взаимодействие прямо пропорционален числу содержащихся в нем электронов. По этой причине определение положений легких атомов, и в особенности исследование их теплового движения с помощью рентгеновского анализа, представляет собой чрезвычайно трудную задачу. Другое ограничение рентгеновского метода определения структуры связано с возможным расхождением между положением атомного ядра и центром тяжести окружающего его электронного облака. Следовательно, полезно было бы иметь метод, дополняющий рентгеновский и позволяющий определять положения ядер и расстояния между ними.
К счастью, такой метод существует. Оба из указанных выше ограничений устраняются, если в дифракционных экспериментах использовать тепловые нейтроны вместо рентгеновских лучей. Медленные нейтроны имеют и другие преимущества, такие как способность реагировать на спин электрона и, соответственно, давать информацию о магнитных
1 Автор выражает благодарность В.А. Сарину за помощь в проведении нейтроиодифракционных экспериментов и обработке нейтроноструктурных данных.