Введение к работе
Актуальность теми. Исследование фазовых переходов (ФП) в кристаллах представляет, -«обой одну из фундаментальних задач физшш твердого тела. С одной стороны,такие исследования позволяют получить необходимую информацию о природе конденсированного состояния, с другой стороны, особенности поведения твердых тел вблизи точки ФП (Тс) открывают большие возможности практического использования аномальных свойств веществ, возникающих в области Тс.
Существуют различные метода изучения фазовых превращений. Одними из самых информативных и использующихся на протяжении не одного десятка лет являются исследования акустических свойств в ок-'-'рестности Тс, дающие информацию широкого спектра - от простейшей локации температуры перехода до анализа природа фазовых изменений. В связи с направленностью данной работы отметим, например, зозмок-ность исследования типа взаимодействия деформации, вызванной распространяющейся' в кристалле звуковой волной, и параметра порядка перехода (Ш) по температурному поведению упругих характеристик. На-этом пути определяется прямая связь с теорией мягких мод, развитие которой внесло принципиальный вклад в становление современной теории сегнетоэлектричества.
Теория мягких мод позволила установить взаимнооднозначное соответствие между поведением акустических аномалий и поведением мягких мод для многих сегнетоэлектриков и родственных материалов. В большинстве случаев было найдено принципиальное согласие. Это означает, что акустические свойства следуют определенному типу поведения, которое можно получить из анализа мягких мод .и наоборот. Переходя к теме настоящей работы, мы можем подчеркнуть, что аналогичное однозначное соответствие было получено и для слабых свг-* нетоэлектриков (ССЭ), нового класса материалов, педавно введенных в рассготрение [1-3]. В монокристалле трис-саркозин-кальций хлорида (СНNHCH С00Н)3-СаС1 (короче TSCC) - первом представителе этого нового семейства кристаллов - была обнаружена необычная слабополярная мягкая мода, индуцирующая сегнетоэлектрический ФП Ш. Именно на основе концепции слабополярной мягкой моды удалось объяснить многие аномальные свойства, в том числе необычное поведение скорости и затухания гиперзвука в области ФП типа смещения в слабом сегнетоэлектрике TSCC [I-3J. Специфические сиойства ССЭ
рассмотрены в рамках простейшего феноменологического подхода (теория ВД Ландау с малыми флуктуационными поправками). В настоящей работе аналогичный подход развивался в применении к другому саг-нетоэлектрику Ll2Ge?015 (короче LGO). Предполагалось, что он так же относится к классу ССЭ Ш. Это необходимо было выяснить, поскольку предыдущие исследования не давали ответ на данный вопрос. На основе сравнительного анализа акустических свойств двух кристаллов, TSCC и LGO, достигнуто четкое и ясное понимание явления слабого сегнотоэлектричества. Это позволит предсказывать нетривиальное поведение физических свойств будущих новых представителей этого класса кристаллов. В ходе работы обнаружено значительное влияние дисперсии на акустические характеристики в LGO в окрестности сегнетоэлектрического ФП при Тс = 283.5вК. Удалось подробно исследовать не только частотную зависимость релаксационных аномалий скорости и затухания продольных акустических волн, но и экспериментально зафиксировать влияние дисперсии на флуктуационные поправки к ним. Исследование в этом направлении является важным не только для понимания природа слабого сегнетоэлектричеотва, но и для структурных фазовых переходов в целом. Кроме того, класс ССЭ является перспективным объектом изучения достаточно развитых флуктуации в кристаллах. Надеемся, что данная работа показывает открывающиеся возможности и на этом пути.
Цель работы. На основе проведения комплексных прецизионных-измерений акустических характеристик в области сегнетоэлектрического ФП в широких температургом и частотном диапазонах: I.обнаружить специфику ССЭ в кристалле LGO; 2.исследовать дисперсию акустических аномалий в области ФП в LGO и роль флуктуации поляризации в окрестности Тс; З.на основе сравнительного анализа кристаллов TSCC и LG0 исследовать физические свойства ССЭ при различной степени "слабости" (слабости заряда мягкой моды).
Научная новизна работы состоит в том, что впервые проведены комплексные прецизионные исследования (Мандельштам-Бриллюэновское рассеяние света (МБР) и ультразвуковое (УЗ)) акустических аномалий в окрестности сопіетозлекгрического ФП. в широких диапазонах температур (от "130 К до ~6СЮ К) и частот (от -30 МГц до -40 ГГц) но одном образце кристалла МО с тем, чтобы результаты максимально были пригодны для сопоставления и анализа. Это позволило:
I.впервые экспериментально обнаружить специфику слабого сег-
нетоэлектричества в кристалле LGO - кроссовпрное (по температуре) поведение' в динамике ПП от дипольного вблизи ФП к изииговскому типу вдали от Тс; '
2.обнаружить в LG0 "расщепление" на релаксационную и флуктуй-ционную составляющие максимума затухания продольной упругой волны:
а) 'с волновым вектором q вдоль оси спонтанной поляризации Р3 вследствие дисперсии и специфики ССЭ;
0):С qxPs вслодствив только дисперсии;
3.впервые экспериментально обнаружить в кристаллах дисперсию флуктуанионных вкладов в акустические, аномалии;
4.провести сравнительный анализ двух ССЭ - TSCC и LGO, обладающих различной величиной малого заряда мягкой моды.
Научная и практическая значимость работы. Полученные " диссертации результаты являются качественно новыми я еносят существенный вклад в формирование современных представлений о новом разделе в физике сэгнетоэлектричества, получившем название слабого сегнетоэлектричества. Ряд результатов принципиального значения могут быть использованы теоретиками и экспериментаторами при исследовании структурных ФП в других веществах. С практической точки зрения следует отметить возможность использования аномальных свойств ССЭ в устройствах функциональной электроники. Например, специфика ССЭ приводит к большой подвижности согпетоэлектрических доменов, что Д80Т возможность эффективного использования ССЭ в малоинерционных устройствах переключения. Несомненно найдут применение и найденные в LGO экстремально^ большие значения электро-стрикционных коэффициентов.
К защищаемым положениям относятся пункты 1-3 в раздело научная новизна и пункты 1-5 выводов диссертационной работы.
Апробация работы. Основные результаты работыдокладывались и обсуждались на: 4-ом японо-советском симпозиуме по сегнетоэлект-ричеству (Япония, Тсукуба, 1988г.), IV Всесоюзной школе-сешшаро по физике сегнетоэластиков (Днепропетровск, 1988г.), XX Всесоюзном съезде по спектроскопии (Киев, 1988г.), XIV Всесоюзной конференции по акустоэлектроникв и физической акустике твердого тела (Кишинев, 1989г.), XII Всесоюзной конференции по физике сегнетоелектриків (Ростов-на-Дону, 1989г.), 7-ой Международной конференции по сегнетоэлектричоству (ФРГ, Саорбюккен, 1989г.), 7-ой Европейской конференции по сопютоэлектричеству (Франция, Дижон,
о- . 1991г.), XVI Всгроссийской конференции по акустоалектрояике и физической акустике твердого тела (Сыктывкар, 1994г.).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ.
Структура и обьем. Диссертация постоит из введения, 5 глав, выводов и списка цитируемой литература. Общий обгем диссертации -\НЪ страниц1? включая 32 рисунка и 5 таблиц. Список литературы содержит 127 наименований.
