Научный руководитель: Ведринский Ростислав Викторович, доктор физ.-мат. наук

Многие оксиды со структурой перовскита проявляют особые электрофизические свойства. Так, известными сегнетоэлектриками, составляющими основу большинства современных пьезо- и пироматериалов, являются двойные оксиды BaTiO₃ и PbTiO₃. Их сегнетоэлектрические свойства обусловлены малыми смещениями атомов титана из центросимметричных позиций в кислородных октаэдрах. Данная работа посвящена исследованию рентгеновских К-спектров поглощения титана в твердых растворах Sr_xBa_1-xTiO₃ и определению из экспериментальных спектров величин смещения атомов титана для различных концентраций атомов стронция. Расчеты проводились полным методом многократного рассеяния с использованием программы, разработанной в отделе теоретической физики НИИ физики Ростовского госуниверситета. Показано, что хорошо зарекомендовавшая себя модель кристаллического "muffin-tin" потенциала, предложенная в [1], требует в рассматриваемом случае модификации потенциалов атомов Sr и Ba, что и позволило получить хорошее согласие с экспериментом (рис. 1).

Обнаружено сильное влияние далеких атомов на Ti К-спектры в кристалле SrTiO₃. Дана полная интерпретация деталей предкраевой тонкой структуры (ПКТС) в спектрах.

Как видно из (рис. 1) ПКТС имеет четыре особенности в спектре SrTiO₃ и пять - в BaTiO₃:

пики A связаны с квадрупольным переходом на t_2g -молекулярную орбиталь(МО) TiO₆ октаэдров, сдвинутую вниз по энергии полем экранированной 1s-дырки;

пики B обусловлены квадрупольными переходами на t_2g -молекулярные орбитали наблюдаемые только при смещении Ti атомов из центросимметричных позиций, вызваны эффектом p-d смешивания и возникают из-за дипольных переходов на e_g МО TiO₆ октаэдра, содержащего ионизируемый Ti атом;

пики C возникают из-за дипольных переходов Ti 1s электронов на e_g МО TiO₆ октаэдров, соседних с ионизируемым Ti атомом;

пики D вызваны дипольными переходами Ti 1s электронов на d-состояния атомов Sr (Ba), соседних с ионизируемым Ti атомом;

пик E в Ti К-спектре кристалла BaTiO₃ обусловлен f-резонансом на атомах Ba.

Таким образом, установлено, что ПКТС в основном формируют d-резонансы в рассеянии волн фотоэлектронов атомами Ti и Sr (Ba), а также f-резонанс на атоме Ва. Выделены пики в ПКТС, обусловленные дипольными переходами Ti K-электронов на d состояния ионизируемого атома. Эти переходы, запрещенные в свободных атомах, вызваны p-d смешиванием и их интенсивность пропорциональна среднеквадратичному смещению Ti атомов из центросимметричных позиций в кислородном октаэдре [1]. Проведена обработка экспериментальных спектров [2] твердых растворов Sr_xBa_1-xTiO₃, в результате которой определена зависимость от x интенсивности пика в ПКТС, обусловленного p-d смешиванием (рис. 2).

Установлено, что по мере роста концентрации атомов Sr смещение атомов титана быстро уменьшается вплоть до x ~ 0.5, после чего оно становится лишь немного большим смещения атомов Ti в параэлектрике SrTiO₃, где оно обусловлено тепловыми колебаниями.