Введение к работе
Монокристаллы н;:сбатс5 v. тактаягтоз редкоземельных злемэнг; = имеют широкое лромьпглеккее и научное приме.че.чиеЁ, сбуспсзле.-гксе уникальным комплексом келинейнооптических, электрооптическ>!:< у. электроакустических свойств. 3 процессе выращивания з тих кристаллов практически невозможно получить сСраз^к стехиометрического состаза .'].] и большинство монокристаллов промышленного использования получаются так называемого конгруэнтного состава. Таким образом твердая фаза имаег значительное отклонение от стехиометрии и практически используемые кристаллы этого семейства содержат кекогсре количество собственна: дефектов структуры.
Ниобат лития ЬіЛЬОз является ярким представителем сегнетоэлектриков типа смещения и, практически, «модельньа» кристаллом в физике сегнетоэлектриков. Было проведено больнее количество работ по изучению собственных дефектов 1Л>СзСз конгруэнтного состава с помощьо методов рентгенозскогс и неитронографического анализа, ИК-спектроскопии, ЭПР и др. Однако до настоящего времени не получено однозначных аргументов в пользу одной из трех возможных моделей дефектной структури Ьі№Оз- Ввиду широкого практического применения этого материала, исследование собственных дефектов ЬіИЬОз и других кристаллов этого семейства является актуальной задачей.
Работа выполнена на кафедре физики твердого тела СГУ з рамкаг программы «Создание н.сзых материалов, исследование их фигичес:-с:х свойств и эффектов ззздейстзия электромагнитного лоля :-:а вещество» N госрегистрзпии 01ЭЮ013529.
ЦЕДЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ . Главной целью диссертационной работы Съша иде:-:т"/.;иг.а:_;:я собственных дефектов з кристаллах ЬіКЬОз конгруэнтного состаза г помощью метода ядерного магнитного резонанса (ЯМ?) ядер VL :.
2 :""N"n. Эти p.-ps имеют собственный электрический квадрупольный
мсмгнт, поэтому спектры этих ядер должны реагировать на
изменения зкутрикристаллического электрического поля,
вгзкпкакїпих из-за действия дефектов и дефектных комплексов.
Іля постижения главной цели необходимо было решить следующие
3 С П w ^ ПЬ> I
« прэзести тщательное изучение ЯМР 7Li и S3Nb в серии конгруэнтных образцов LiNbCb;
распространить метод определения разброса параметров тензора градиента электрического поля (ГЭП) на квадрупольных ядрах с пслуцелкм спиком на случай неаксиальной симметрии тензора ГЭП;
разработать метод расчета параметров тензора ГЭП по структурным данным для кристаллов с ионо-ковалентной связью, и прозести расчеты ГЭП в идеальной структуре LiNb03
разработать метод моделирования спектров ЯМР квадрупольных ядер на основе расчетов параметров тензора ГЭП в дефектной структуре LiNb03;
прозести моделирование спектров ЯМР 7Li и 93Nb для анализируемых моделей дефектной структуры LiNb03;
« из сравнения экспериментальных и расчетных результатов установить наиболее вероятную модель дефектной структуры кристаллов ІііКЬОз конгруэнтного состава.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ работы состоит в следующем:
.-сказано, что в широком диапазоне концентрации дефектов параметры спектров 7Li практически не меняются;
установлено существование дополнительной линии нового типа в спектре центрального перехода ЯМР s3Nb;
разработана методика изучения интегральной дефектности кристаллов на основе анализа угловой зависимости первого мсмекта М; шг.ум центрального перехода спектра ЯМР ядер с г.спуцегьг.: спином, которая была применена к анализу спектров .--У.?"КЪ з LiNbOs;
предложена новая методика расчетов ГЭП в деректныч
кристаллических структурах с ионко-коааленткой связью, удобная для использования численных методов;
разработано две методики моделирования спектроз ЯУ.г квадрупольных ядер на основе расчетов тензора ГЗЛ з неидеальной структуре и проведено моделирование спектров ЯХ? ^Li и 53Nb в конгруэнтном ЫЫЬОз,'
на основе анализа экспериментальных данных и данных модельного эксперимента выявлено, что наиболее вероятным тиг.сы. собственных дефектов в конгруэнтных кристаллах LiNbCb яэлязэтся дефектные комплексы (tibu + 3vii)K независимые Уц в соотношении 1:1.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. 1.Разработанная методика анализа дефектности по угхозсй зависимости Mi центрального перехода спектра ЯМР ядер с полуцелым спином может быть использована для изучения других сегнетоэлектриков и ионных кристаллов. 2.Предложенные способы моделирования спектров ЯМР в кристаллах с неидеальной структурой могут быть применены для изучения ках собственных дефектов структуры так и для исследования кристаллов с несоразмерной фазой, твердых растворов и др. 3.Полученная информация о наиболее вероятных дефектах biNbCj может быть полезной для более четкого понимания результатов анализа структуры ЬіМЬОз иными методами, а также в технологии выращивания этих кристаллов.
ЛИЧНЫЙ ВКЛАД СОИСКАТЕЛЯ. Диссертация является результатом исследований, проведенных автором в сооавторстзе с коллегами по работе.
Диссертантом лично выполнен анализ литературных источников, обобщен метод моментов для случая асимметричного тензора ГЭП, выполено большинство приведенных расчетов параметров тензора ГЭП, проведены экспериментальные исследования ЯМР 7Li v., частично, 93Nb, разработана часть программного обеспечения у. алгоритмов моделирования спектров ЯМР, а также существенная роль
в интерпретации полученных результатов и б написании научных работ.
Результаты, содержащиеся в диссертации, докладывались на : X общепольской конференции «Молекулярные кристаллы '95» (Познань, Польша,1995!; V Ммеждународной конференции NOLPC '95 «Нелинейная оптика жидких и фоторефрактивных кристаллов» (Ай-Даніль, Крыл, Украина, 1995); XVI конференции- по радио- м микроволновой спектроскопии «RAMIS '95» (Познань, Польша, 1995); XXVII общепольском семинаре «Ядерный магнитний резонанс» (Краков, Польша, 1995); XVII конференции по радио- и микроволновой спектроскопии «RAMIS '97» (Познань, Польша, 1991); Международной школе-конференции для молодых учених «Физика твердого тела: теория и практика» (Кацивели, Крым, Украина, 1997); VI Международной конференции NOLPC ' 97 «Нелинейная оптика жидких и фоторефрактивных кристаллов» (Партенит, Крым, Украина, 1997), 29 Международной конференции AMPERE -13 ISMAR (Берлин, 1998).
Вопросы, рассмотренные в диссертации, напечатаны в 10 научных работах, список которых приводится в конце реферата.
НА ЗАЩИТУ ВЫНОСИТСЯ: 1.Обобщенный метод определения разброса параметров тензора ГЭП
на квадрупольных ядрах с полуцелым спином в несовершенных
кристаллах. 2.Способ расчетов ГЭП в дефектных кристаллах с ионно-ковалентной
связью. 3.Метод моделирования спектров ЯМР квадрупольных ядер в
несовершенных кристаллах на основе расчетов ГЭП. 4.Вывод о наиболее предпочтительном типе дефектов в конгруэнтном
ЬіК'ЬОз - комплексов (ЫЬтл + 3VLi) и независимых УЬ1 в
соотношении 1:1.
СТРУКТУРА И ОБЪЁМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка используемой литературы. Она содержит 167 страниц машинописного текста, включая 48 рисунков и 14 таблиц. Библиография включает 124 источника.
