Введение к работе
Актуальность теки. Бурное развитее квантовой, электроники неразрывно связано с широким применением сегнето-электрических материалов. 3 настоящее время они широко используются как пиро- и'пьезодатчики,- материалы для хранения и передачі..-информации, преобразования к оегист-рапии энергии. Сегнетоэлектрики также могут использоваться для получения когерентного излучения, в лазерных устройствах, модуляторах, дефлекторах, световых затворах. Открывается новая область использования сегнетоэлектриков в качестве фоторефрактивных материалов для записи голограм.:,а также множество других направлений их применения.
Кроме этого, изучение сегнетоэлектриков и родственных материалов имеет большое значение для.фундаментальной нэу-. ки. Многие идеи и представления, возникшие при развитии физики сегнетоэлектричества, оказались плодотворными для физики твердого тела в целом. Динамика рететг.. и ее роль при фазовых переходах, расширение и развитие представлений о характере фазовых переходов, роль электронной подсистемы, природа межатомных сил взапмс. ействия, возникновение несоразмерной-структуры - эти и многие другие вопросы представляют большой интерес для фундаментальной физики твердого тела.
Поэтому, как с практической так и с научной точки зрения целесообразным представляется изучение свойств новых классов сегнетоэлектрических материалов.
Актуальность данной работы связана также с разработ-' кой методики поиска новых материалов, прогнозированием возможных фазовых превращений во вновь синтезированных кристаллах. 3 связи с этим, особый интерес представляет копсталлохнмпческпй подход, который позволяет на основе эмпирических данных установить закономерность чередования фаз в зависимости от формы и размеров отдельных фрагментов структуры кристалла. Ка этой основе необходимо проводить исследования физических свойств вновь выращенных кристаллов, выявлять сходство и различие их с-уже'известными веществами.
Специальный интерес представляет поиск кристаллов с
несоразмерной (НС) фазой. Связано это с интересными свойст
вами, таких кристаллов. Оказалось, что они очень чувстви
тельны к внешним воздействиям /электрическое поле, меха
ническое одноосное напряжение, гидростатическое дизление
и т.д./ и к наличию различного рода дефектов. Интересной
особенностью НС кристаллов является существование в них
эффекта термооптической памяти. Сочетание таких свойств
делает эти кристаллы особенно привлекательными в качестве
материалов для записи информации. Изучение закономерно -
стей-существования НС.фазы в кристаллах в зависимости от
входящих в "них структурных элементов в сочетании с исполь
зованием различных внешних воздействий открывает возмож -
кость существенно влиять на температурный диапазон сущест
вования сверхструктуры.
Непосредственно связан' с концепцией описанного подхода и методологически! аспект,'а именно - изучение воз-мокности обнаружения НС фазы чисто оптическимиметодами.
Целью работы являлось изучение фазовых переходов в кристаллах (NH2(CH3)2)2MeCl. (Ме« Си, Со, Zn, Мп, Cd) и NH2(CH3)2Me(S04)2'6 Н20 (Me- Al, Ga) на основании данных об изменении с температурой'спонтанного и индуцированного двупреломления, доменной структуры и характера электрон-фоНонного взаимодействия. .
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
монтаж установки для прецизионных измерений температурных зависимостей спектров поглощения в ближней ультрафиолетовой и видимой областях;
исследование температурных зависимостей оптического двупреломления, пьезо- и.электрооптических свойств кристаллов в области их фазовых переходов;
изучение доменной структуры в сегнетоэлектрическкх и согнетооластичесріх фазах;'
исследование глобального гистерезиса двупреломления, э44окта термооптической памяти, а также влияния предистории образца на его свойства в.температурной области существования НС фазы;
изучение температурной эволюции края собственного
поглощения, а также исследование спектров поглощения і. отражения кристаллов в видимой и ИК областях.
Объектами исследований служили кристаллы (NH2(CH3)2)2MeCl4 (Me - Си, Со, Zn, Un, Cd) И ИН2(СНз)2Ме(304)2-6 Н20 .(Me - Al, Ga).
Кристаллы (гтН2(СН,)2)гМеС14 ' /сокращенно ДМА- MeCl. / по размеру их катионов занимают промежуточное место между представителям! известной группы соединений типа js -K2so. , содержащих в качестве катиона щелочный металл или тетраметиламконий. В связи с этим .можно ожидать у исследуемых кристаллов наличие свойств, близких к свойствам представителей указанных групп, в частности,наличие сегнетоэлектрпческих , сегнетоэластических и НС- $аз. С другой стороны, все исследуемые кристаллы, в том числе и представители новой группы соединений . UH2(CH,)2Me(S0.)2-6 HgO /сокращенно Д:,1А-Ме(БО.)2 / синтезирована сравни -тельно недавно и до настоящей работы было сравнительно мало, изучены. В частности, не была окончательно уста -новлена последовательность фазовкх превращений. 3 связи с этим, указанные кристаллы необходимо было иссло -довать высокочувствительными оптическими методами.
Научная новизна выполненной работы заключается в следующем:
-
Впервые исслидованы температурные зависимости оптического двупрелэмления, электро- и пьезооптических коэЗДпцкентов кристаллов ДІ.ІА-МеСІ. .(Me»Cu,Co,Zn,Mn,Cd) и JLMA-Me(so,)2 (Me- Al, Ga) . Подтверждено сукест-зование известных разовых переходов, а также обнаружены новые переходы практически во всех указанных кристаллах.
-
Установлено, Что кристалл ДМА-CuCl. обладает несоразмерной фазой;
-
Наблюдалась значительная асимметрия пьезооп-тнческой петли гистерезиса и нестандартная фэрма элект-рооптнческой петли в ,'.1A-ai(S0.)2 ,. связанные с существованием в образце напряжений роста. Обнаружена-
аномально низкая граница текучести в ДМА-AKSO )2 при приложении одноосного напряжения вдоль оси [310] .
-
Установлено, что в большинстве фаз исс'чдуемых кристаллов /за исключением области существования НС модуляции в ЛОЛА- CuCi: / край собственного поглощения подчиняется эмпирическому правилу Урбаха.
-
Определены частоты фононов, принимающих участие в формировании края собственного поглощения в исследуемых кристаллах. Показано, что при переходе из высокотемпературных в .низкотемпературные фазы кристаллов увеличивается сила электрон-фононного взаимодействия, что вызвано увеличением ионности связей.
Практическая ценность -работы состоит в использовании результатов исследования температурных зависимостей пьезоопткческих коэффициентов..В частности, предложены устройства для измерения температуры.на основе инверсии эффективного пьезобптнческого коэффициента SCe* в JL'»lA-Al(S0.)2 л материал для датчика напряжения, в качестве которого используется кристалл ДМА-МаСІ, , обладающий большим'коэффициентом St«
Основнне положения, вішстаемне на ?ача:ту;
-
Аномалии оптического двупреломления, пьезо- и электрооптических коэффициентов при фазовых переходах в кристаллах (НН2(СНэ)2)2ЫеС14 (Me«Cu, Со, Zn, Mn, Cd) и HH2(CH3)2Me(S04)2-6 HgO (lie- Al, Ga).
-
Результаты экспериментального изучения глобального гистерезиса двупреломления, эффекта термоопт.леской памяти, зависимости температуры фазового перехода Tfc от предистории образца в несоразмерной фазе кристалла (КН2(СНз)2)2Си014.
-
Вид петель электро- и пьезооптического гистерезиса кристаллов (nh2(ch,)2)2CuC14' и NH2(CH»)2Al(S04)2-6 Н20.
-
Анизотропия пьезооптических коэффициентов кристаллов (UH2(CH3)2)2Me01. (Me-zn, Mn) . Использование марганецсодержащего кристалла в качестве материала для датчика напряжения. Устройство для измерения температуры
на основе инверсии пьезооптического коэффишшта Slt& в кристалле nh2(ch3)2ai(so4)2-6 н2о.
5. Анализ температурной эволюции края собственного поглощения к положения полос поглощения в исследуёмих кристаллах. Формирований, края поглощения в результате электрон-фононногс взаимодействия.Подтверждение невыпол-"нения правила Урбаха в несоразмерной фазе." Аномалии па -раметров Е' и оЧТ) при температурах фазовых переходов. Корреляция параметров ЬХа и d0 , полученных из анализа правила Урбаха,с данными ИК спектроскопии. Ланнке о симметрии окружения конов Ue + и :Лз в кристаллах (1Ш2(СН3)2)2МеС14 И NH2(CH3)2Me(S04)2-6 Н20, полученные из спектральных исследований.
Структура и объем работы. Диосертаиионнад работа состоит из введения, 5 глав,- выводов, приложения, 14 таблиц и библиографии! Она изложена на 170 страницах, в том числе содержит 139 страниц машинописного текста, 62 ви -сунка /рисунки приводятся по тексту/. Библиография включает в себя S4 наименования.
Похожие диссертации на Оптическое двупреломление и электрон-фононное взаимодействие в области фазовых переходов кристаллов (NH2(CH3)2)2MeCl4 (Me=Cu, Co, Zn, Mn, Cd) и NH2(CH3)2Me(SO4)2 . 6H2O (Me=Al, Ga)
