Введение к работе
Актуальность темы. Оптические свойства сегнетоэлектриков и их изменения за счет внешних воздействий - температуры, давления, электрических и механических полей, радиации и введение примесей, а также влияние дефектности - интенсивно изучаются на протяжении последних лет. Эти исследования открывают широкие перспективы в двух направлениях. Одно из них связано с поиском эффективных сегнетоматериапов для систем управления параметрами лазерного излучения, устройств обработки и хранения информации и других приложений. При поиске новых материалов решающее значение приобретают экспериментальные исследования, направленные- на выяснение природы и механизмов аномалий различных оптических эффектов.
Второе направление связано с изучением оптических свойств и их изменений в окрестностях сегнетоэлектрических фазовых переходов [1]. Оптические исследования здесь, благодаря высокой чувствительности, точности и ряду других достоинств, дают возможность проверить и оценить границы применимости разработанных теорий. Однако, учитывая, что температурный интервал реализации фазового перехода очень мал, возникает необходимость усовершенствования отдельных частей экспериментальных оптических установок.
С другой стороны, проявляющиеся в области фазовых переходов аномалии оптических свойств тесно связаны с дефектностью реального кристалла, что имеет самостоятельный научный интерес. Для исследований аномалий оптических свойств требуется комплекс методов, позволяющих всесторонне проанализировать природу и механизм фазовых переходов в реальных кристаллах.
Целью работы является разработка комплекса приборов и методов для
поиска и поляризационно-оптических исследований гетерофазных состояний в
окрестности сегнетоэлектрического фазового перехода в кристалле трихлорида
цезия-свинца (CsPbCb), изучение малоуглового рассеяния в предпереходных
температурных областях, а также влияние полевых зависимостей на эволюцию
гетерофазных состояний.
[1] Александров К.С. Фазовые переходы. Модельные теории фазовых переходов. // Красноярск.-1979.- 226 с.
Основные задачи исследования состояли в следующем:
1. Создание и автоматизация отдельных блоков и элементов универсальной
установки для наблюдения, поляризационно - оптического исследования
поведения оптических характеристик гетерофазных состояний в кристаллах.
2. Методы обнаружения и визуализации возникающих при
сегнетоэлектрическом фазовом переходе гетерофазных состояний в трихлориде
цезия-свинца.
3. Экспериментальные поляризационно - оптические исследования аномалий
оптических свойств в предпереходной области при кубическо - тетрагональном
фазовом переходе в кристалле CsPbClj.
4. Анализ температурных и угловых зависимостей интенсивности
малоуглового рассеяния света в предпереходной области.
5. Экспериментальное исследование полевых зависимостей оптических
характеристик гетерофазных состояний.
Научная новизна. Впервые обнаружено существование гетерофазных состояний в предпереходной области сегнетоэлекгрического фазового перехода в сегнетоэластике СбРЬСІз. Гетерофазные состояния реализуются в виде крупномасштабных структур с определенной ориентацией. Определена температурная область существования крупномасштабной структуры, а также ее кристаллографическое расположение, периодичность и размер. Получены оригинальные температурные зависимости светопропускания и двупреломления в предпереходной области. Впервые исследованы полевые зависимости оптических характеристик гетерофазных состояний в кристалле CsPbClj. Проведен анализ температурной и угловой зависимости интенсивности малоуглового рассеяния света на возникающей вблизи кубическо - тетрагонального фазового перехода крупномасштабной структуры в кристалле трихлорида цезия - свинца.
Предложена автоматизированная установка для визуализации, исследования температурной эволюции крупномасштабной структуры, а также для исследования температурных зависимостей оптических характеристик гетерофазных состояний в предпереходной области. Эта установка позволяет также исследовать полевые зависимости оптических характеристик гетерофазных состояний с помощью специально разработанной термостатируемой камеры. В оригинальной
автоматизированной установке по исследованию интенсивности малоуглового рассеяния предложены отдельные элементы и узлы, позволяющие повысить точность и качество исследований.
Практическая ценность работы.
Полученные экспериментальные и теоретические результаты позволяют:
- установить механизм фазового перехода реального кристалла,
содержащего различного рода дефекты, внутренние напряжения при различных
внутренних внешних воздействиях;
- рассмотреть термодинамическую теорию фазовых переходов Ландау с
позиций реального (дефектного) кристалла;
- использовать данные результаты для неразрушающих методов
качественного и количественного контроля различного рода примесей, внутренних
напряжений в реальных оптически прозрачных материалах;
- расширить возможности использования исследованных свойств кристалла
собственного сегнетоэластика для хранения информации в разработках по
созданию оптического компьютера нового поколения.
Защищаемые положения.
1. Усовершенствование и автоматизация отдельных блоков универсальной
установки для визуализации и исследования гетерофазных состояний в узкой
температурной предпереходной области в различных прозрачных кристаллах.
2. Элементы и узлы автоматизированной установки для исследований
малоуглового рассеяния света.
-
Методы обнаружения крупномасштабной структуры в области кубическо -тетрагонального фазового перехода в кристалле CsPbCI3.
-
Экспериментальные исследования температурных, полевых зависимостей оптических свойств крупномасштабной структуры в кристалле CsPbCI3.
5. Обнаружение аномальных температурных и угловых зависимостей
интенсивности малоуглового рассеяния света в кристалле CsPbCI3.
Апробация работы.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на 3-х научно- практических конференциях Красноярской государственной
технологической академии ( Красноярск, 1991, 1993, 1994), XIII Всесоюзной конференции по химической термодинамике и калориметрии ( Красноярск, 1991), ХІІІ Международной конференции по физике сегнетоэлектриков ( Тверь, 1992), II Международной конференции "Реальные структуры и свойства ацентричных кристаллов" (Александров, 1995).
Публикации.
По материалам диссертации опубликовано 5 работ.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа изложена на 117 страницах машинописного текста, иллюстрируется 25 рисунками, содержит 3 таблицы и состоит из введения, трех глав, основных выводов, заключения и библиографии -109 наименований.
