Введение к работе
Актуальность темы. D настоящее премя существует нестолько типов классификации сегнетоэлектрикоп: по характеру фаоового перехода (I и II рода), с размытым фазовым переходом п др. П этих типах сегиетозл'ктршеоз величина спонтанной поляризации составляет 1-30 ;<Кл/сма. П последние годы большое внимание исследователей привлек новый класс ссгпстоэлектрш.'оз, обладающих мг.лой спонтанней поляризацией (<0,01/(Кл/см2) и получивштіх название слабополярных или слабых сегнетозлектрнков.
Механизм вознпкносенпя спонтанной полярішащш в сегиетоэпск-трнках имеет ряд особенностей її часто связан с взаимодействием различных структурных элементов (например смешение ионоз Li+ п поворотом [GeOe] октаэдров а кристаллах Li2Ge70|5). Для выяснения механизмов; взаимодействия песьма сажным является изучение внутренних кристаллических полей. Решение этой задачи возможно путем изучения состояния примесных центров методами электронного парамагнитного резонанса п оптической спектроскопии. Поэтому представляется интересной и сажной работа, направлепиэя на изучение лгешшесценппп, фотопоглощения и ЭПР примесных ионов (Сг, Мп) п кристаллах Li2Gc70j5.
Выполнение этой работы возможно, так как к настоящему премггш разработана технология выращпваипя легированных монокристаллов германатов лития и их обработки, имеются устаиолхн для изучения спектров ЭПР н спектров люминесценции, а также диэлектрических исследований.
Цепи и задачи работы, заключаются в исследования особенностей фаоового перехода в слабых сегнетоелектриках:
1. Диэлектрические свойства п слабих и сильных постоянных и
переменных полях в кристаллах LijGejOjs.
-
Влияние некоторых примесей на свойс гва гептагсрмаї.ата литтїя.
-
Изучение сегпетоплектрлческого фазового перехода в I^G^OniCr'* методом ЭПР.
4. Особенности оптических свойств*крпстал.таз LiiGciOu,:Cr*+ ц
области фазового перехода.
Нпучпая попнона. Впервые изучено поведение температурного гистерезиса диэлектрической проницаемости кристаллов Т.і/іе7Оп г
примесными нонами Di, Eu н Cr. Поучено поведение спонтанной поляризации Р, п коэрцитивного поля Er в LiaGcvOir/O.T'/Ui по петлям диэлектрического гистерезиса в широком температурном интервале, Е том числе особенности изменения Р« и Ес вблнпи точки фагового перехода. Намерзлись также пашіпшости ё(Т) в Li^Gt^Oi.^Oj'ZBi на частоте 1МГц при охлаждении для различных значений постоянного онгзтрического подл.
В охрестпостн фазового перехода наблюдается характерное поведения Є. Значення величины ЄІ!ШІ при охлаждении и нагревании кристаллов LJ2Gt'70i5 допнрованных Bi, Eu н Cr различны. Это пош'денне (Т) может быть связано с влиянием внутреннего поля алектрота.
Исьгерсны углевые оавцепмостп спектров ЭПР ионов Сг)+ при вращении образца подруг кристаллографических осен для Т=298"К в па-ргфаяе LbGejOis. Измерялись также температурные зависимости гшвконэясеой резонансной лншш |.\1|=]/2»-*3/2, II і с, II \\ її в интер-ваяз температур включающем Т*. В эксперименте наблюдался 'ОIIP по-їівз Сг3+ (5=3/2), занимающих два тппаструктурно-незквивалентньіх КжїгцеІї(і 35 И), с различными гшачеипямн эффективного р,-фактора g.ty(I)ft>l,3 і: g,yj{II)aj4,78. По мере охлаждения и приближении к Тг, харЕ-хтерпаа траксформацпз ппакополевоії резонансной ліпшії ЭПР не-ппглїїтельио смещается в сторону более высоких полей и претерпевает сущссїьгі-шое yunro^vnc в окрестности точки ФП. Это ушкронне мо-;;;.гт быть объяснено с флухтуаіи:сшшм ькладом.
Исгкгдодзли оптические свойства кристалла Li;>Gc70j.-,:Cri+. Пз-морслі.: і:::тг?їся/лїостн лііШпї Ri f. R2 в LijGerOijiCr3"* флуоресценции епс:;тра в иароксм глітсрг.але температур в окрестности Tf. В спектре фяуороецелціш ііібшодалзігь ді.? пары линий соответствующие ионам С:^* т::пі I is П п сс-гнзтофаса кристаллов IJ2Ge?0i5:Cri+. ІІнтенеи-ьі:оіп днк:і; (Rj ы Rj) s кристаллах LioGejO^Cr^ флуоресценции сігсгтра pcoso уменьшаются а окрестности Тс. Такое поведение ннтек-сіі?~>сгтя дшшй (Гц н Гіг) ыккет быть связано со спектром нопбужда-
Ю1Х,ІЗГО СіісТііо
Практике csaa р.иатапость работы. Полученные в настоящей рябсте фпсачссасс г.аргл:етры кристаллов LijGej^is свидетельствуют о том, что эти кристалик езляютса удобным объектом для фундаментальных лссгксдовглгал природы слабого сегистоэдсктричества. Высокое оптической качество получаемых кристаллов L'^GevOis, люминесценция отн кристаллах с примесью Сг, а также их монодоменность
могут быть использованы п устройствах интегральной оптики.
На оащиту выносятся следующие положення.
» Вблизи фігового перехода п кристаллах LijGejOia, характер поведения с окапывается различным для величини єтСі, которая получена при охлаждении и нагревании образца. Относительное изменение
&їпшг/Єтах ОКОЛО 30% И более.
« Ионы Cr3+ (S=3/2), занимают в ЛГО два типа струЕтургто-нсэЕпн-вапентных позиций (I и II), с различными значеними аффективного В-факт«і>а ц,//(1)«1,98 и //(11)^1,78.
« По мерс охлалсдеші." и приближения к Тс, характерная трансформация шізкополеіюй резонансной линии ЭПР незначительна сизща-стся в сторону более высоких полей п претерпевает существенное ушп-ренпе в окрестности точки ФП.
в Интенсивности линий (Ri и R2) в кристалла;: УаСетО^Сг3* флуоресценции спектрії резко уменьшаются в окрестности Тс.
в В спектре флуоресценции наблюдалось две пары пшшй, соответствующие нонам Сг3'" типа I п II б септетофазе кристаллов LiaGejOisiCr3"*'.
Апробация работы. Основные результаты диссертации были представлены на: G-ом международном семинаре по физике сегнгтозлеїтрл-ков - полупроводников (Роетов-па-Дону, тень 10ЭЗ года).
Публикации. По теме диссертационной работы опу(5лшгопано 3 статьи в центральных журналах.
Личный оклад автора. Основные результаты п выводы диссертации получены лично автором. Постановка оадачл, определенно направлений исследований н обсуждение результатов выполнены совместно с научными руководителями доктором фпз.-мат. наук А.Ю.Кудои-ным н доктором фпо.-мат. Наук М.Д.Волнянскпм. Соавторы публикации участвовали в обсуждении результатов работы и получении объектов исследования.
Структура п объем. Диссертация состоит пз введения, 4 глав, отключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 128 страниц, включая 10 рисупков, 3 таблицы, библиография содержит 109 названий.
Осношгое содераапко работы.
Во пдедепни обоснопаиа актуальность, сформулированы цели и задачи работы, перечислены ноложепня выносимые на защиту, показана научная новизна полученных результатов и их пракпгич хчя
оначпиость, приведены сведения об апробации работы, публикациях, объ'еме и структуре работы,
Первал глава представляет обзор литературныхэкспериментальных данных о характере слабых сегнетоалектрпков. В настоящее Бремя г этому классу относят кристаллы: CsCoPO.t, (NH4bSO
Измерении температурной зависимости спонтанной полярнзанпн по петлям диэлектрического гистерезиса п методом динамического пн-рсэдектрлпзсьото йффохта показали, что величина Г, для кристаллов (NH^SOj м LiNII
ОсоСі-'Шости езаііеїз слабых сегнетоэлектрукои пытались объяснить псволь&ул дза подхода. В основа одного ко них [1] лежит предположение о наличие двух неэквивалентных подрешеток, сильно взаимодействующих ыяг.'^у соСон. С учетом кебезьшога изменения термодинамических коэффициентов от температуры становится возможной смена аьеда спектаклей поялріюаціш. При обращении ь нуль Р, ирсисходит фаасвий переход бео изменения симметрии, то есть имеет место изоморфный фазовий переход. Другой подход разработан Л.К.Таганцевым }2] на основе предположения о малости эффективного заряда мягкой моды. Если эффективный заряд мягкой моды порядка заряда электрона, то учет смешанных членов, является превышением точности
по параметру разложения Ландау. Если оаряд мягкой моды аномально мал, то в рапложепші существенную роль начинают играть новые члены. На основе этого авторами [2] были предсказаны температурные зависимости спонтанной поляризации, диэлектрической восприимчивости, силы осциллятора мягкой моды.
Эта глава содержит описание кристаллической структуры слабого сегнетоэлектрика Li2Ge?Oi5. Тетраэдры [G0O4], соединяясь вершинами, образуют гофрированные слои. Между собой слои связаны оа счэт общих вершин с располагающимися между слоями одиночными [GsQe]-октаэдрами, в результате чего образуется трехмерный каркас структуры с двумя типами каналов. Ионы Li+ находятся в искаженном охта-эдрпческом окружении атомов кислорода и располагаются и каналах.
Изменение каркаса германиевых полиэдров интерпретируется їак результат перехода типа смещения за счет замеражнвашш качающегося движения тетраэдров. Это подтверждается спектроскопическим наблюдением мягкого фонона. В то же время поведение иона дитпя при переходе можно описать моделью расщепленного атома, соответствующей релаксационной моде.
Объемные монокристаллы l^GejOis впервые были выращены методом Чохральского авторами [3], они же п обнаружили фазовый переход в этих монокристаллах при 283.5 К по аномалиям упругих свойств при этой температуре. Были проведены намерения скоростей звука и главных кристаллографических направлениях и необходимых косых срезах, по которым рассчитаны в.се компоненты упругих модулей ЛГО. Аномальное поведение вблизи температуры фазового перехода имеют упругие модули Сц, С22. Сзз, Сії, С]з и Сгз- Ниже 283 К скорость звука быстро возрастает вплоть до 253К, а при более низкой температуре, также как и выше приблизительно 400К, скорости звука показывают обычное возрастание с уменьшением температуры. Скорости упругих' воли с чистыми поперечными смещениями очень слабо изменяются D указанном диапазоне тс гператур. .
Исследовано также распространение продольных ультразвуковых волн в температурной области 240-320К вдоль направлений [100], (001| п [010]. Аномальное уменьшение скорости звука наблюдается по всех отих направлениях, при этом уменьшение схо.юсти Vr0I0] составляет 20% при Тс от значения, наблюдавшегося при комнатной температуре, в то время как для У[щ и VfQQQij оно составляет около 4% п 1У/, соответственно.
Процоводцыс по давлению упругих постоянных кристаллов LijGr^is бьшп исследованы при 2ЭЗК в области давлении 0 - 151)0 Стр. Достигая фазового перехода при ~ G30 бар, Dec Р,у=(!С,;/<1р (i,j= 1.2.3; р-давленне) покапывают большие отрицательные значения. При более високих давленнях наблюдается аналогичное поведение, но P(j имеют положительное значение. Производные по давленню сдвиговых моду-пай (С44, С55 11 Сад) слабо зависят от давлення даже в окрестностях фазового перехода. Отмечается, что главные взаимодействия, стимулирующие переход, являются полностью симметричного типа. Кроме того, величина dK~'/dP (К - объемная сжимаемость) в кристаллах ЛГО сильно отличается от квазиинвариантноп величины ~5, набл?.>-даемой почти во всех стабильных кристаллах, и достигает значения -1759 при 620 бар п 1380 при 700 бар. Аномальное пьезоупругое поведение отражает аномальное термоупругое поведение: отрицательные Ру в парафазе соответствуют положительным Ty=dlogC,-j-/dT и наоборот, в сегнетофалс.
Прспедепо [4, 5] изучение ЭПР в кристаллах L12GC7O15 в окрестности еегпстоэяехтрпческого фазового перехода, что позволило обнаружить критическое уширснис и кроссовер формы резонансных линий от Лореищїана к Гаусспапу по мере приближения к точке фазового пгргхедз. Пссяедозашл [6J спектры ЭПР в кристаллах Li2Ge7()|5:Cr:,+ ла частоте 7—ЗСГГц при 300К. Бри 77К в ЛГО наблюдались спектры ЗБР попов Сгі+ и Сг^, нанимающих две системы структурно неэквн-ЕаяеатБіїЯ гкззнцзй. Исследовались температурные зависимости резо-нплсехлх ЛЕК5ІЙ п спектра в пределах 30Э-233К. При Т=284К сигнал 8ЇЇР Сг3+ резхЬ уменьшается. Пиже 284К при Н ||[001] каждая линия спахтра расщеалается на две линии.
Исслсдоеелы {7j спектры флуоресценции кристаллов Li2Ge70ir, до-ппрегашагх хромом при нсскссышх температурах в интервале между 4.2 л 50D2C іїоїеясшіс двух групп из двух R липни d спектре доші-роваыЕого хреком ЛГО предполагают наличие двух неэквивалентных
Вторая улаїія посвящена методикам приготовления исследования кристаллов Іііз'Се7іг- Монокристаллы LifitiOy^ как номинально чистые, так а с примесями пояоо Ві, Еа н Сг, были выращены методом ЧсхрЕльсгого в обычной атмосфере с использованием резпетпвного нагревателя. Крастапли ЬіаСе70і5:Ві п Li2Ge70is:Eu были бесцветные п полностью прозрачные, в то время как кристаллы LijGcyO^tCr были
окрашены D зеленый цвет. Осп кристалла определялись с помощью кап рентгеновского дифрактометра, так и поляризационного микроскопа. Образцы для диэлектрических измерений вырезались а виде плоских пластинок, на главные поверхности которых испарением в вакууме наносились серебряные электроды. Диэлектрическая проницаемость измерялась вдоль с -оси на частоте 1МГц с помощью моста Е7-12 d интервале температур от 298 до 273К при охлаждении и нагревании образца. Измерялись также зависимости е(Т) на частоте 1МГЦ в присутствии постоянного электрического поля. Спонтанная поляризация Р, и коэрцитивное поле Ес были определены по известной методике Сопсра-Тауэра па частоте 50Гц.
Спектры ЭПР и кристаллах Li2Ge70i5:Cr3+ регистрировались па стандартном спектрометре трех сантиметрового диапазона RADIOPAN SE/X 25447. Угловые зависимости спектров для Li2Ge70i5:Cr3+ а па-рафазе (Т=298К) измерены при вращении образца вогруг глазных кристаллографических осей. При этом направления постоянного магнитного поля Н, переменного поля Н\ и оси вращения кристалла были взаимно перпендикулярны. Регистрация спектров проводилась через интервал А0—Ъ. Характерная трансформация шізкополевой резонансной линии, соответствующей электронному переходу |М|=1/2<->3/2 при Н X с, Н || а была измерена в интервале температур от 298 до 27GK.
Кристаллы LijGeyOis относятся к колинеарным сегнетоэлектрикам. Наиболее простым и эффективным методом исследования доменной структуры в этом случае является метод НЖК. Этим методом получены первые результаты по наблюдению доменной структуры в ЫгСеуОщ. Динамическим методом НЖК визуализируются только колеблющиеся в переменном пли движущиеся в постоянном поле динамические доменные стенки. Жидкокристаллический слон размещается между проводящими электродами (тонкий слой БиОг на поверхности стекла) и сегнетоэлектрическнмп солярными поверхностями образца. Приложение высокочастотного переменного поля малой амплитуды к сэндвичу НЖК-сегнетоэлектрик вызывает только слабые осцилляции первоначальных стенок около положения равновесия, Тем самым позволяет визуализировать квазнстатическую доменную сгруктуру.
Для изучения процессов переключения кристаллов Li;iGe?0|s была исиользована оптическая ячейка аналогичная описанной в (8). Наблюдение доменной структуры кристаллов ЛГО проводилось нл и
лярпоационном микроскопе МИН-8. Холодильная установка позволяет проводить оптические намерения в интервале 233-237К. Для стабилизации температуры, а также для исследовании в диапазоне от 273 до Тс применялся УРНТ-180. Томность стабилизации температуры была ~0.Щ. С цепью наблюдения поведения кристаллов одновременно в переменных п постоянных полях применялась разделительная цепочка.
Описанная выше методика наблюдения доменной структуры в сегне-
тезеектраках методом НЖК была разработана [8] в институте крпстал-
пеграфни РАН, Москва. Опа была использована на кафедре элсктро-
фагаикц Т.Швец [9] для наблюдения доменной структуры слабых сегне-
теэпектриков о применена в настоящей работе. »
Спектры флуоресценции измерялись d температурном интервале 77-32QK. Регистрация спектров флуоресценции производилась оптическим многозональным анализатором па базе полихроматора РОС-4 охлаждаемой п ПЗС-липейкк. Спектр флуоресценции состоит из узких интенсивных лпшій Ri п Кг с частотами 1^=14348 см-1 н 1/^=14572 см-1. Эти лпыш! при температуре Т=77К расщепляются на две компоненты. Кроме того, з спектре наблюдается цшрохая длинноволновая полоса, по-шдимому являющаяся следствием электрон-фотонного взаимодействий. Вблпоп точки фазового перехода наблюдалось сильное уменьшение нктепепвностн Rj и Иг линий.
В Чфзтьей главе рассматриваются результаты: 1) Изучения сегне-тозкектричзекого фазового перехода и исследования примесных состоянии в кристаллах ЛГОгСг3-1" методом ЭПР. 2) Исследования оптических сеойсте кристаллов ЛГО:Сг3+.
УгшЕые саайссмости спектров ЭПР измеренные при вращении образца вокруг кристаллографических осей для Т=298К в парафазе игО^О^С/3"*". При атом направленна постоянного магнитного поля Я, переменного коля Н[ и оси вращения кристалла были взаимно пернендпкулярны. Регистрация спектров проводилась через интервал Д0=5.
Анализ полученных результате» позволяет сделать вывод о том, что в адесперидеезте паблзодается ЗПР ионоз 0^+(8=3/2), занимающих два тела структурно-неэквивалентных позиций І п II ^различными оваченнамн еффектывяста g фактора g,.//(I)=l,98 п g;/(H)=4,78. Для I и II тпЕои центров а кристаллографических плоскостях наблюдается по два сопряженных спектра, обладающих одинаковой угловой зависимостью, но смещенных на определенный угол (±оо) относительно осей
ірпсталла. Пря отклонениях магнитного поля 3 от ірпстадлографл-чесжнх пло сто стен жаждоыу тилу центров соответствуют по четыре ыагпнтно-сзпряжснныя спеїтра.
Характерной особенностью полученных слеітров является сильная анизотропия пгарины резонансных линии. Вследствие существенного орвентационного уншренпя, а таїже благодаря тсыу обстоятельству, что интенсивность спектра 03+(11), была существенно ниже, чем спектра 0^+(1), реоонанаше пинии, соответствующие II типу центров уверенно регистрировались зїпшь для определенных ориентации Я и детальное иоучение спеатроз II тала было усложнено. Поэтому в дальнейших исследованиях мы еюнпентрпровалп свое внимание на ЭПР ионов Сг3"1"^) и нумерацию типов центров будем опусіать.
Следует отметить, что полученные (зависимости харахтерилуются ярво выраженными ффехтамя пипкой симметрии. Во первых, следует упомянуть об оффеїте несовпадения осей перехода, соответствующих рапличным парам уровней энергий. Во вторых, отметим асимметрию закдого перехода относительно псевде-осей спектра. Следовательно, гоїальяая симметрия центров Сг3* должна быть моноіяшіяоЗ шзбо тривлииной.
Магнитная іратность Km=4 и сопряженность наблюдаемых гганш пооволяшт допустить, что ионы Сг3* взкалиоовапы в центрах кислородных овтаздров, оамещая Ge4+(I). При этом понкнение Езжаяьнза сиьшетрнн от 2-С; до 1-Ci имеет место вследствие - оарядозей'компенсация прннеспогэ иона. В качестве варядового компенсатора ис-пет выступать избыточный ион Li+, расположенный з канавах структуры L13GIC7O15. Это отключение, сделанное на есновз изутазня укэ-аьк оавЕсимостей спехтроз ЭПР, качественно согласуется с рЕзугь-татами изучения ЭПР [6] и ептнчесипс эгехтротиыпг стезтрев' [10] з ЛГОгСг4-. В работе [10J было обнаружено псеадсштартоЕсгсе шецз-hss олззтрокиых уровней Сг3"*" в реоультатз каяпаеязя гшзгя, Ег^упрї-розааного параметром порядіа в сегнетофаве ы обусдкннгзЕсго собственным дзпольиьш моментом парамагнитных целтрез. Азтсракл [10] быта средхозгеяа иодель, согласно которой ззбігточнан .стріз;> тез-шиз саряд Сг5* в позиция Ge(I) жйшенсаруетез "гпнаняы гсгет Li-*", расзсгшеиЕші з назраглєндн оса еэ отисезжезэ z От5*.
Дез стучав ЭПР еонээ Сг5* з крнсгазюх Li'sGeyOisiGr54" бнаа ка-сгздесаяы температурное оазЕсзггоети егеатроз е6згбзз ггзвзяж cjn-сітгацяй постоянного неиілтпого поля в іштеріоле ззззрвдощєя тоїзу
Те сепіетоопектрического фаоового перехода. Характерная трансформация иеоеополєвон резонансной пинии, соответствующей електронному переходу |М|=1/2-.3/2 при Н X с, Я || 2 была измерена в интервале температур включающем Т„.
С вкслериментальной точки зрения выбранные условия представляются достаточно удобными, т.к. сопряженные спектры в парафаое при Я || 5 неразличимы и раоориелтапдг угловых оависимостей сопряженных переходов |М|=1/2«3/2 в плоскости (Ьа ), весьма неоначвтеаьна. По меро охлаждения и приближения к Те линия ЭПР незначительно смещается в сторону более высоких полей а претерпевает существенное уширение в окрестности точки ФП. При температуре, Тея10,4вС происходит расщепление линии на две компоненты, которые смещайте* при понижешш температуры в сторону высоких и нпоких полей соответственно. Форма резонансной лилия вдали от ФП (Т=24С) пмзет явно ьыражеиную преимущественную поренцеву форму. Прц приближении е Т« контур лишш приобретает все более четко выраженный гіухсов характер и в непосредственной окрестности ФП хорошо описывается "чистый" геуссианом.
Резонансные подл, щт которых наблюдается поглощение СВЧ -внергип, могут быть рааяожепы в ряд по степеням параметра порядка:
H,(t) = Ho + An(t) + Bna(t) (1)
Полагая n(t)=< г) >+n(t), где < ч > - усредненное по времени значение локального параметра порядка, а 6т) отклонение, можем получить!
H,(t)={H0+A< п >+В< п* >+< tfn2 >}+{Affn+B(5n,-< ftj1 >)} (2)
В последнем выражении в фигурных скобках выделены статический и зависящий от времени вклады в реоонанскыс поля. Статическая часть покапывает оавненмость положения ливни ЭПР от среднего (значения параметра порядка н среднеквадратичной флуктуации. Динамическая часть определяет влияние флуктуации на ширину и форму ре-сагавсиой пинии. Характерная температурная зависимость ширины, Езмеренвой хах расстояние между екстремумами производной линии поглощения. Ниже Тв Ш измерялась для одной (ниокополевой) из расщепленных компонент. Зависимость полной ширины V>H(t) имеет Л -образный вад в окрестности Тс, при втом ей возрастает от ~0,427тТ орн Т=Т.+13,6К до 1,15тТ при T=T,+0,05fe.
Иомененпе формы ляний ЭПР отражает переход от режима быстрых движений ї статпчесюму режиму в реоультате замедления ірп-тичссгоп дшіампхп в масштабе времен ЭПР. Известно [11,12,13], что в режиме быстрых движений имеет место дшіампчесхое сужение яи-плп, однородно уширенная форма которой может быть списана гарвн-цлалом. В режиме медленных движений форма лшпга непосредственно отражает мгновенное распределение оначеняй параметра порядіа п неоднородно уширяясь, приобретает гауссов характер.
При помощи паїета прикладных программ FUM [14] было прозе-депо моделирование этслеримелталыгай лтгаи методом свертжн п полученные рсоультаты (для температур выше фазового перехода) по-хаоывагот, что лоренцева составляющая 611ш от температуры праітп-чссіп не зависит п составляет ~0,4тТ во всем изучением интервале. В тоже время гауссов вілад 6НГ з полную пліризіу 51! проявляет жри-тячеезуго аномалию в окрестности Тс п возрастает от Пг=0,122шТ прп Т=Те+13,бК до гПг=0,7бтТ прп Т=Те+0.05К.
Крзтпчесіое поведение ширины п формы линей ЭПР позволяет в, прянцзпе оценить харахтернке частоты флугтуаіщй параметра по-рядза вблнон Tf. Согласно теории [11,15] ширина лшпга магнитного резонанса определяется основными зіладама - ссіупяриьшн п нэсз-хулхрнымы. Первый связан с здпабатцчесгныя флужтугцкяыя не прп-еодящимд в хвантопмм переходам между оеемалсСіиші урсэягкэ п
ПрОПОрЦЕОКаССЛ фуНХЦНИ СПеїТраЯЬІІОЗ ПЛОТНОСТИ J(Wj), ГДЄ Wj E^KSOT
пзрядез ашрЕиы лппш дл "зестюп"1 решгтзп (~107Гц). Второй БСО-нязает Еследсл-ззе пзрахедоэ келду енергетнчгсжЕма урегиззш и нрз-порцггапагая спеїтрапгьксй шэтностн 1(щ) па частотах ЭПР w3 ~ЇС10Рп.. Сгэдозатезько, для иобых ерзентэфга ксстсанного нагпитисго гоня сущзстзозапЕо дяагсезлышх матргчзшх ююмєнїов СГ. (Н*)' psspe-іпзкз сншіегрЕеи л зілад сежулариыя чгекоз з грЕТЕГОгсгса уннре-nsa лзкпп дсошзгї бнть презалЕрующгм. Дапитта вгаюд еосбсиио псд-тЕгрздастся трансформацией таитура ргпоазмсиоЗ sznss 0-2? гаргз-цгета я rayccaany, а таїнс- ретузътатаюг Еоутанга ЗИР есеоз 2г5+ з LijGojOu [5, 18]. їїоттезіу нрз температуро зрсссовсра Ті-,' от дя-"Екзчг свого флкиїтуздЕошіого ражшаа s статическому яатазтетпаз частота фяувтущпй rceksu иметь порадаа JJEJXTsj). Ссгжхно ess-іпаї су5іид!ШУ.атрсво5 слезтроезоптга [її] н ранаезгегего рмезгпаз [18] Есетбзтотмзкз сзєзтр LbG»70n xspaaraepsoycrca лзэтжа «sr-їсгз фегопа и центральной еошгоцолты. Эхстршгозягзя рззузьтатез
Волхова А.А. н др [17] дает основание считать, что частота шичой поды в непосредственной близости TJ составляет ~109Гц, что на два порядха превышает харахтерную частоту w~ 5Hfp. Таким образом, критическое поведение параметров линии ЭПР может быть связано с узким центральным гаиом и нспольоовано для оценхи его ширины. Для температуры ТЧ,=ТС+1,1К получаем Hjp=0,196mT. Поэтому для ухаоаднои температуры верхний предел ширины центрального пгка составляет ~107Гц.
Таким образом, флухтуации дохального параметра порядха, приводящие х ірптичесхому вкладу в ширину а форму линии ЭПР ионов Сі3*, имеют релаксационный харахтер.
Статическая часть разложения резонансных полей по степенны параметра порядха (2)
Н,=Н0+А< ч >+В(< і}3 >+< бт? >) (3)
Но слЕЕКои блиохо х Тс (< 6г)7 >=0)поведеиие центров расщепленных комдацецу будет описываться выраженвен
(НР)^=Н0±А< ч >+В< Ча >... (4)
Очевидно, что величинарасщепленак между іомлоиентами АЕр—{Ег)\-(Hj,)j=2A< і} > т.е. продорцЕонгльна первой степени параметра порядка. Центр расщгплгния ниже Тс описывается выражением
Н.=(Н,)а+{(Н,)1-(Н,)2}/2=Но+В< п» >
ТЬ есть величина смещения ДНг=(Нс-П0) пропорциональна квадрату параметра порядха.
Оавзсвмостп ДН,(Те-Т) и ДНС(ТС-Т) были представлены в двойном логарифііичесжоіі масштабе. Видно, что вхспериментальпые точхи ДН;(Тс-Т) хорошо соответствуют прямым линиям и вне ближайшей схрветшетв (Те-Т)1К, ехспериментальные точхи ДНе(Те-Т) достаточно хорошо соответствуют прямым линиям. По мере приближения в точке перехода в уовом интервале ТС-1КТ<ТС, ехспериментальные тегсщ ДНс(Тс-Т) отдкидаотся от прямой линии. Хотя говорить о характере рааьдмостеи в втом интервале сложно, можем предположить, что отягощение, связано с возрастающей ролью флухтуации, хоторыс ашедяяхот уменішеїшз параметра порядна по мере прЕблпхіення х Tj.
Исходя еэ (3) могем получить
ДНїга-ДНГор=В< W >.
Данназ оапясимость была представлена в температурном интервала от 2-1'С до 2С. К сохансгнст со-оа малой чугстзктельносга рассаатрзза-еыых озхперпментаяьиых параметров, определенно апалптпчесїой оа-впсамостн данного выпада невозможно. Одиаю можно предположить, что он должен иметь вяд полностью аналогичный флуїтуацтзоппому вкладу в ширину лжшга ЭПР.
Мы отмеряли температурные оаввепмостп спехтра фзуоресдепвдга хрнсталлов Li2Ge70i5:Cr3+. D оптичеекпх спектрах ГЛ^СтО^Сг^ 3 сегнетофаоепрп ипоиях температурах (ТЧ190К) па&шдаянсь дглпары Rninfn^4Ar5E(npnT=77K их положение R^WS^Scm-^R^I^cm-1, R.i'=M402cm_1, Rj^MSDScm""1), принадлежащие двум разным т^лгл центров Сг3+ (R п П.') с довольно различными положениями назе S п шлпе 2/І возбужденных 2Е субурознеіі дублетогі.
В данной работе интенсивность ашгай флуоресценции ЬіїСе70п,.Сг'''4" поучалась в диапазоне температур зхлючамщем тгалзратуру ФП з направлении Е ±[001]. Обнаругено, что интенсивности Hj a Rj лгняи уменьшаются отчєтлпео вблгвя Тс. Тагог песеденне Ентгіхшїнссхп Ri п Щ лннпй монет сыть свяоано со спегтрем всзбулдающгга ензта.
Іїе вїспернментаяьних наблюдений гхгевяо-ЇЇІтгр*сі>схсго рагщезіг-нз2 [19,2С] следует, что направление d (дннеяышй ыемгнт Сг3"*') пда Ri и R.'i переходов і? центрах ЛГО а решетге блкзю ї а сен (d3~9.3S-0— ек-7(В/см) для Il'i п с!а=0.19Л0-5см-7(В/см) для R\; преззтща d ка "Ь" ось па порздех меньше; проехцпл на "с" ось окггерЕзгептзсмю Л2 найтодгяаеь). ТЪгаз ориентация d в рез:зтхс еднесначлэ ужгпкзгет |19,2С] на трнллзнную беоинггрспонную симметрию Rj a R\ центров 5 ЛГОіСг3"1- (точетнаг группа Q).
Па бале ЭПР спектроскопии в [б] била предлагала фігсотесїая модель Сі34- центров з ЛГО. В отой модели, на большем расстагйнз от Сг+, который саме:цает Ge,+ в центрг знелсреднего ож.аэдра, имеется нестетиометрпчесгпи Ьз4" геїт, паїгамаюпзтй бянзхайшуто ехтюярп-чзиугэ пустоту, распопзжекпугз в "а" направлении относительна Cr3*. Іі'' ден юїзльно компенсирует избыточный отрицательный эгрлд испа Сг3*, па,».іегцазсп}сго Ge5+. Таваз модель центра, обладающая їїесшеп (трпзпїпясл) Сгятппзерспоянсй Cj группой симметрии, находится в хорошем согласии с ояспгрпыситзльпимл результата* пі.
Еслл, гомпсистфуппвй дефехт (зол Li+) пе приставлен в центра, в сїс.м ;!сзард'догосїо.,<пенаїраз)''Л''ом нсксїлтпшом цетітрз дипаныагл "омепт обладает сег~аа.?о уеититэи симметрия [21], тольео одї'сй C$jjb
компонентой (dj). Когда Еэмпенсиругоища Li+ ион включается в струг-турз' центра, два других d компоненты (dc, d-) появляются нзоавпсигш от di, которые индуцируются в коне Cr3* (Gc4+) куаопоЕскип пассы лона ІЛ+. Эти компоненты ыогут быть представлены (в х||а, y||b, z||c осях) как
^ Q« 0 als J \ е, )
гдеа^ - компоненты тензора поляризуемости для Cj группы сошса-трхш пс- компоненты олежтрпческого поля иода Li+ в положении сока Сі3*. 1ак ках ноле пола 1л+ направлено вдоль "V (только с ^0),. нсну-сезые компоненты индуцированного ыоисита, есть dK и d}, лежащие в пиосюгтп хСг.
Михпо ожидать, что с\,((1з) компонента (вдоль шпшп Сг3-*" - Li+) есть наибольшая, тогда ias ортогональная dc(dv) - нала. Эгсиеримелтадьдо установленное [19,20] на баов ашшотрошш псе-вр.оштарковеїого расщепления d направление в Cr3* центрах da>dj>de есть в Еачесстгпііои согласии с обсукденной природой d компонент со-едпшашых с Сг3^ поетжеішеи симметрии (dj), так ss sax с оархдоц кошкнедрующем пои 1Л+ (da, dc).
Чстосртаг глава посвящена поучению поля объемного оареда в їрцеталяах LijGejOxg. ДгоіектрячгсЕаа проляцаеігасть измерялась вдоль с rocs ua частоте 1МГц с палещьэ моста Е7-12 в штерзапз теллератур от 238 до 273 К при охлаждении п нагревании обраоци. За-шышость, є(ї) показывает отчетливый пик при Те. Величина пика составляет окозо СО при охлаждения н оголо 50 при нагревание. Закол Кнрн-Вейсеа выполняется только в уской тсипературпой областе вблизи Те. Иостоалнае Кюри равна 2,6К в парафаоа и 1,3 К б cerus-. тефазе. Характер поведения е оіаоьшаетсл рашпічньш для вгевлшш ' Свшт, которая поаучсаа при охлаждении п пагреваїпш образца. Отко-сетєзьесз Езиепеззз Дівв»/єпмл оголо 30% а более. Результаты юше-pcasi ТЕщгорйтурпнх оавЕс:аіосюй с для кристаллов ЛГО пелирог&п-., аж ВІ е Би почти кашг л^е, как е для нсиинаиыю чистых образцов, в го аршя ваз пдя LijGefOu'.Cr3'1" относительное шшенепЕо Деял»/т«д coctssessot оіого 16%.
ШзімргсЕсь тайго ойзиагиостп (T^ на частоте 1 МГц в щшеух-
GSBSa Е0СТС2НЕ0ГО ЕЛ23ТрДЧ0С20ГС Иола. При CTCLJ ВеЛНЧЛНа Єлиіі укать-
гягется с воорастанием постоянного олехтрпчесюго поля хах прп охла-нденнз, тах я прп нагревании обраоцв, а относительное изменение Aemex/єтаг уисньшаетса с ростом Е„. Спонтанная полдрпоацня Р0 н кдарцптизное поле Ее были определены по Есвгстлоя методихе Сойера-ТЪувра на частоте 0Гц. Сказалось, что ни величина Р,, пп величина Е0 не оавпеят от хонцентрацил hohod висмута a L12GC7O15 (d предааах Езмерешгкх ханцеїітращш). Прп нагревании до ~280К Р,(Т) медютпо уменьшается, при дальнейшем нагрепанпл Pf(T) уменьшается быстрее и валулястез при ТС) не обнаруживая оаиетного егалїа. ЕС(Т) умань-іп?етс2 япнеіно ігри нагрег.ашл до ~280К, оатен уменьшается быстрее п оанзмяетсл нрп Те.
ВЕоуалкоацаа динамит переключения кристаллов LijGejOu мгто-П<зт.« кгкатпчеезпх яидхпх хрпсталлсв (ПЖК) применима г агобым еггнетоолехтршеам, проп}'схаю!дт.1 п отракахицлн свет в шпроюн Интерполе температур. ПрЕлснснзте высокочастотного (до І05 Гц) переменного пета масоз амплитуды г сондвгечу НЖК-сегнетсэЕгхтркк. вызывает только слабые осцилляция первоначальных доменных сто-пох охало положення равновесия. Если сбраяец помещен в постояннее кт.тп П-гапульсксе поле, то истод НЖК жзоваяяет летосредствегао сятіг^есхи :"бзх>дать сарелденка, прсрасгалгеа и бехогое двикеняо докеноз я я то ке ареіія хсличестяєішо оценивать-их. Бела ггоЕСсаеж»
:І20ЇСЧасТ0ТЇ!ЗЄ0Еі;їтр!ГЇЄСХС5 ПОЯС, ТО М5Т0Д НЖК аэт Еозиетксгть
ітгбіпид.іть - ссцеліяціпо доменной стегтт, ггает:згягк! н есчєзпобс'яс агредытзей деыепез. Пслучспо, что зргстаялы ЛГО дажіются їїспс.^о-im::;!iv.:s лрл телгпяратуте ТС-!СК.
поля в обраоце.в течение процесса нагревания обраоца.
