Введение к работе
Актуальность темы. Дифракция нейтронов как метод исследования находит все более широкое применение в решении самых разнообразных задач Физики конденсированного состояния вещества. В последние годы наблюдается значительное возрастание интереса к нейтронограФическому исследованию кристаллов, претерпевающих Фазовые переходы, в частности, сегнетоэлектрических кристаллов. Экспериментальные и теоретические исследования Фазовых переходов позволяют углубить наши представления об особенностях межатомных взаимодействий в кристаллах. Другое важное обстоятельство, определяющее постоянный и все возрастающий интерес к сегнетоэлектрикам, связано с большими возможностями их технического использования.
Одним из интересных вопросов является влияние различных несовершенств структуры на протекание Фазовых переходов. В частности, при наличии структурной разупорядоченности наблюдаются размытие Фазового перехода, возникновение модуляции структуры и другие эффекты. Макроскопические свойства таких кристаллов изучены уже достаточно подробно, однако явно недостает микроскопической, в том числе, структурной информации. Сопровождающим Фазовые переходы интересным эффектом является возникновение в кристаллах несоизмеримой модуляции структуры. Обычная дифракционная методика малоэффективна при изучении несоизмеримых Фаз, так как в этом случае требуется тщательное сканирование больших областей обратного пространства кристалла. Это можно выполнить используя параллельные методы регистрации дифракционной картины, например, двухкоординатную нейтронную диФрактометрию.
Поэтому вопрос изучения Фазовых переходов в кристаллах с частично разупорядоченной структурой и в особенности несоизмеримых структур в таких кристаллах на нейтронном диФрактометре по времени пролета с позиционно-чувствительной детекторной системой является весьма актуальным.
Объекты исследования: Основными объектами исследования
настоящей работе являлись сегнетоэлектрические кристаллы:
ниобат стронция-бария с разными концентрациями стронция
и бария srxBa1_xNb2o6 (SBN),
титанат натрия-висмута ка05ві05тіо3 (nbt), магнониобат свинца рьмдх/3Nb2/зз (pMN) цинкохпористый калий K2znci4 (KZC). Эти кристаллы, кроме последнего, являются сегнето электриками с размытым Фазовым переходом (РФП).
Основная часть измерений проводилась из нейтронно дифрактометре ДН-2 на реакторе И5Р-2. Некоторые эксперимент
С КрИСТаЛЛОМ SBN На ТРЄХ0СЄВ0М спектрометре TKSN-400 н
стационарном реакторе 1ШЯИ АН ГДР и с кристаллом nbt- н трехосевом спектрометре "Нейтрон" на реакторе ВВР-М в ЛИЯ им. Б.П. Константинова АН СССР.
Цель и задачи работы. Диссертационная работа посвящен исследованию Фазовых переходов, а также соизмеримых несоизмеримых модуляций структуры в некоторых сегнето электрических кристаллах с помощью сравнительно новог метода- нейтронографии по времени пролета. Помимо получени новой Физической информации об объектах исследований, задаче работы было развитие соответствующих методических приемов, связи с этим поставлены следующие задачи:
исследовать особенности несоизмеримо модулированны структур в sbn и изучить связь между структурным изменениями и сегнетоэлектрическими свойствами,
исследовать размытый Фазовый переход в кристаллах sbn,
изучить влияние внешнего электрического поля на кристаллы sbn,
- исследовать диффузное рассеяние нейтронов в монокристалл
nbt, связанное с корреляцией поворотов кислородных октаэдров
уточнить структуру pmn при разных температурах исследовать диффузное рассеяние нейтронов в этом кристалле
получить информацию о пространственной группе низкотемпературной Фазы кристалла kzc и исследовать ег сегнетоэлектрические свойства,
-для реализации вышеперечисленных задач разработать некоторы приемы анализа спектров от моно- и поликристаллов.
іучная новизна проведенных исследований заключается в тедующем:
Впервые нейтронном диФрактометре по времени пролета юведены исследования Фазовых переходов в кристаллах с істично разупорядоченной структурой. Эксперименты проведены широком интервале температур. Впервые параллельно с -фракционным рассеянием регистрировалось диффузное рассеяние зйтронов и проводился совместный анализ данных.
Практическая значимость. Выявлен ряд микроскопических :обенностей Фазовых переходов в кристаллах sbn, nbt, pmn и zc, показана связь микроскопической перестройки структуры с ^которыми Физическими свойствами, что может представлять итерес при разработке новых сегнетоэлектрических материалов.
Разработанный автором комплекс программ обработки ззультатов экспериментов по упругому рассеянию нейтронов эжет использоваться всем организациями, занимающимися такими кспериментами.
Апробация работы. Основные результаты, изложенные в иссертации, докладывались и обсуждались на XII Всесоюзной онференции по Физике сегнетоэлектриков (Ростов-на-Дону, 989), на VII Международной конференции по сегнето-лектричеству (Саарбрюккен, ФРГ, 1989) и на научных семинарах аборатории нейтронной Физики ОИЯИ. о материалам диссертации опубликовано 6 работ.
Структура диссертации. Диссертация состоит из ведения, шести глав, заключения и библиографии. Она содержит 38 страниц машинописного текста, включая 50 рисунков и 4 аблицы. Список литературы включает 134 наименований.