Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ
Динамическая теория теплоты разрабатывалась традиционно, однако ее результаты заключались в доказательстве общих теорем (например, теоремы вирвала), обледакипіх ограниченной результативностью з коїтреткьк случаях, тля что их область применения ограгагчгивалась газообразным состоянием. Развитие динамической теории' способствовала физика кристаллов, а которой рассматривались гармонические и слабо аісармогагческиа колебания, как оспоза явлений теплоемкости, теплового расширения и ігирозлеіггрігчестяа. Фаоовыэ переходы а кристаллах связаны с сильным аіа-армоиизмом колебаний, поэтому ота явления требовали дальнейшей разработки динамических средств исследования теплового движения атомов. ^t.f,»fr**»-M;*t»Cl способы анализа фаосгы:: переходов по только слоксты, но и сталкиваются с вопросами прющипиолького плана. Поэтому представляется актуальным развитие традициоідві динамической теории тепловых процессов d направлении повышения ее резудьтатгазостп при расчетах фазовых переходов в кристаллах. Сегпетоэлектрихн со структурой перовскита (возможно и другие неергагс-гсеекке сбъе:ггы), характеризующиеся синтуллриостями физических свойств, занимают па:ккое место а физихе тзердего тела и техшгчэских приложениях, поэтому о:ш явились предметом настоящего исследования. На основе выражений для динамических фуіікций параметров движения разработан» термодинамика с<;і7іетсзлектр»гкол, свободная от лптотаз, касающихся позедеїшя термодзшашгческого потенциала вблизи сїяїгуллрньїх точек. Построеюіе фазовых диаграмм ео всеп пространстве термодинамических перемеззтых позволяет прігмеівтгь к сегнетоелектрикам традкциоклую методологию филега-хгашческого анализа, йредэтавляклцую сродствг ориегггирозакия по карте Еэщества.
Ссгкестлсз рассмотрение быстрых и медленных движений иопаз обнаруживает повые свойства поляризованного состояния, аналогичные вязко-упру-пм(релаксаіпгаіпю-динамические).
Целью работы является развитие дзтамических мегодоз исследования теплового движения атомоа и разработка расчетной процедуры его достаточію детального списания, развитаз па основе динамического рассмотрския терг;о-
динамического формализма. Рассмотрение сильно ангармоїшческих колебаний кристаллических решеток и анализ сингулярностей характеристик колебаний, возникающих при внешних воздействиях и определяющих фаэоаые переходы. Исследования последних в сегнетоэлектрихах, антисегнетозлгктриках, пироэле-ктриках на основе определения зависимостей смещений ионов и амплитуд колебаний от температуры и давления. Получение ркчжеїшл термодинамического потенциала, представленного в термодинамических переменных и на его основе построение фазовых диаграмм в пространства этих переменных, исследование поведения вещества в окрестностях сингулярных точек, соответствующих переходам критического типа. Анализ поведения деыенов как электрических фаз при нагреве и приложении поля. Учат перескокоп ионоа через барьер и исследование влияния быстрой и медленной составляющих движения ионов на фазовый переход.
Основанная на вариационном принципе динамическое рассмотрение теплового движения доведено до получения соотношений для параметров, достаточно дзтальнго описывающих стационарное движение атомов кристалла - уравнений состояния. Сформулированы неравенства, определяющие устойчивость движения, и разработана формальная процедура исследования фазовых переходов а кристаллах. Разработана динамическая теория фазовых переходов а сегтето-влектриках н ыгтпсегнетоэлектршу^х, оскоаанная ка рассмотрении значительных ангармонических сил, возникающих прн отклонении атомов из цеіггроскм-ыетричгых поло;к«кий. Следствием теории являются сингулярности физических свойств, возникающих при измерении температур и давления.
На огноге дкнаыичесхих соотношений разработана термодинамическая теория фазового перехода, свободная от гипотез, касающихся поведения термодинамического потенциала вблизи точки фазозого перехода и действительная в широкой области изменений термодинамических перемещшх. Результаты термодинамического рассмотрения представлены в виде диаграмм состояния, сингулярные точки которых соответствуют крипгчесюш точкам, свойственным рассматриваемым объекта*!. Предігрнят учет поэерхностиой энерпш в поля-ризпмчвкал кристалле и рассмотрит термодинамические эффекты, сзлзаіаше с вгмеяеншааі і. структуро се-п:».тоалсктр>гчесхіз: доменов.
Показала зависимость перехода от поведения быстрой и медленной компонент движения ионов - дрожагоія и перескоков через потенциальный барьер.
Детальное развитие динамической теории теплового движения атомов кристалла, позволяющее рассматривать структурные перестройки при ангармонических силах взаимодействия, представлено только в настоящей диссертации, являющейся оригинальной разработкой.
Материалы с сингулярными физическими свойствами находят широкое применение в радиоэлектронике, и задача их получения является весьма важной. Выполненные расчеты эффективных полей и поляризации связывают свойства сегнетоэлвктрижоз с зарядами и поляризуемости ионов, поэтому позволяют проводить выбор компонент для синтеза регнэтоэлектрических составов.
Расчет электронных устройств с такими материалами требует знания уравнений, управляющих их поведением. Это феноменологические уравнения термодинамической теории І.Ьоллера-Гшізбурга-Девоіптгра, Их дальнейшее обобщение достигается на основ&іяіи молекулярной динамической теории путем подстановки на место молекулярных переменных связанных с ними феноменологических. Такие уравнения предлагаются в диссертации, на их основа строятся фааовыэ диаграммы, обиаруяашающие критические и захритеческиа яаления, с которыми связаны сегнетоэлектрическлэ свойства. Построение фазовых диаграмм сегнето-элехтриков в пространстве описывающих их переменных открывает возможность использовашія принципов физико-химического анализа. Особое значение имеет фазовая диаграмма в пространстве трех переменных температура - напряженность поля - механическое напряжение, которая является отличительной характеристикой объекта и позволяет ориентироваться в ншроком многообразии условии, о которых может находиться образец,
Ррссмотрени8 поведения домгноэ образца, находящегося в конденсаторе, имеет непосредственнее значение для приложений, так как процессы, в которых . уцастэуют домены, влияют на осношше свойства сегнетоэлектркков - коэрцити-Еігуїз силу, гшро- и пьезо- коэффициенты, диэлектрическую пронзедаемостъ. Показано, величина ддалектриЧесксД проігкцйемости э точка перехода оярвделяэтеч шириной npoiisKtyrtm, отдаляющего сЗразац от злеггтродоа Теор»гя домспоз может иггшльзоватьел n сиекагых йойройгх - Ксйледоааійзі зл«ггр«топ.
Материалы диссертации докладывались на девяти всесоюзных совещаниях по сегиетозлектричеству, международной конференции по физике дизлектрикоз, конференции по кристаллизации и химической связи, всесоюзных семинарах по электретному эффекту и электрической релаксации, всесоюзной конференции по технологии сегнетоэлектрических материалов, координационном совещании по готической связи в полупроводниках. Основные результаты диссертации публикованы в периодической печати и трудах конференций. Список конференций и семинаров, па которых докладывались материалы диссертации с «шуСлиховаиной информацией, прилагается нижа.
-
Счвгщаниа по сегнетоэлектричеству, Ленинград. 1S56,
-
С всесоюзное совещание по физике диэлектриков (с приглашением зарубежных делггатов). Москва. 1058.
-
IV всесоюзноз совещание по сегнетозлектричеству. Ростов-на-Дону. 1864
-
V всесоюзноз совещание по вопросам сегнетоэлектричества и физике неорганических диэлектрикоа Днепропетровск. 1066.
-
Всесоюзное совещание "Механизм и кинетика- кристаллизации". Минск. 1068.
-
Vn научная конференция по сегнетоэлектричветву. Воронеж. 1070.
-
ПС всесоюзное совещание по сегнетоэлектричеству. Ростов-на-Дону. 1079.
-
Всесоюзное совещание по физико-химическим основам технологии сегнетоэлектрических И родственных материалов. Звенигород 1083.
S. Всесоюзное совещание "Химическая связь, электронная структура и физшео-
хшшчеекмо свойства паяупроводошков и полуметаллов". Калинин. 1085. 10. Научный семинар "Химическая связь и физика конденсированных сред".
Руководитель - акад. АН БССР Н.Н. Сирота. Заседание посвящено паияти
проф. BJC Семенчекка Москва. МГМИ. 23 ккзз. 1087. П. Координационное совещание "Электронная плотность, химическая езязь и
фагзико-химическив свойства твердых тел". Москва 1088, 12. Шучкый семинар "Химическая езязь и физике когдаггсироЕашмк сред".
Рухолюдитель акад. АН БССР НЛ, Сироте, Москва. ИМЕТ АН СССР. 1 мош;
1880. .'
13. Научно-технический семинар "Современные методы и приборы неразру-шающего контроля". Руководитель проф. Ю.В. Зеленев. Центр, Росс, дом знання. 24 марта 1903.
-
Динамическая теория тепловых колебаний молекулярных систем, достаточно детально описывающая ее движение и допускающая на ее осясзв разработку термодинамического формализма.
-
Результаты по анализу ангармонических колебаний кристаллических решеток сегкетоэлектрикоз, антисегиетоэлектриков, пироэлектрикоа и характеру сингулярностей физических свойств, характерных для фазовых переходов.
-
Выражение энергии решетки для кулоновских и диполыгых взаимодействий ионоя при их смещении из центроекмметричных положений.
-
Построенная на основе динамического выражения для зпэрпг" решетки феноменологическая теория, свободная от гипотез о поведении термодинамического потенциала пблизи точек фазегых переходов.
-
Полученное феноменологически вьгра»аіШ9 поверхностной энергии поляризованного сепгетоэлектрика и результаты анализа поведения асмоноэ при температурном воздействии.
-
Результаты исследования влияния перескоков ионоэ через потенциальный барьер на характер фазового перехода и изменение поляризации so времени при воздействии нагревом или полем.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ
