|
Тепловые свойства кристаллов КН2РО4, допированных органическими примесями Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова Научный руководитель: Струков Борис Анатольевич, Доктор физико-математических наук Внастоящее время интерес кизучению сегнетоэлектрических кристаллов и фазовыхпереходов в них весьма велик.Это обусловлено, с одной стороны,необходимостью выясненияприроды спонтанно поляризованного состояния вдиэлектриках, а с другой - широким применение сегнетоэлектриков в различныхобластях техники, гдепрактическое использование концентрируется главнымобразом на применении ихнеобычных свойств, связанных с наличиемструктурного фазовогоперехода Известно, что свойстватвердых тел могут бытьсущественно модифицированы введением в кристаллическуюрешетку дефектов и примесейвнедрения или замещения. В этом отношенииособый интерес представляют сегнетоэлектрические кристаллы сдефектами кристаллическойрешетки, которые образуются в процессекристаллизации при введенииорганических и неорганических примесей или приоблучении кристаллов. Наличиедефектов существенно влияет на динамикудоменных стенок, процессыпереполяризации, температурные зависимостиразличных физических величинвблизи точки фазового перехода [1]. Недавно было показано [2], что врешетку неорганическогосегнетоэлектрического кристалла KDP,имеющегосегнетоэлектрический фазовыйпереход при температуре ТС =122 K, могут быть введенысложные органические молекулы различныхкрасителей. Влияние подобных примесей на сегнетоэлектрический фазовый переход ранее не исследовалось.Нами были исследованы тепловыесвойства кристаллов,окрашенных двумя типами красителей: Amaranth и ChicagoSky Blue.Сравнительные исследования спектров поглощениячистых и окрашенных кристалловпоказало, что окрашенные красителем Amaranth сектора кристалласодержат 3 - 5 молекул красителя на 104 молекул КDP , а длякристаллов, содержащих Chicago Sky Blue, на 5 - 7молекулу красителя приходится105 молекул КDP. Кристаллывыращены в Ливерморскойлаборатории (США) методом понижения температуры врастворе, содержащем краситель.Поскольку органические красителивходят только в определенныесектора роста ([111],пирамида), исследовались какобразцы из окрашенных секторов,так образцы из неокрашенных частейкристаллов ([001], призма).Использовавшаяся калориметрическая аппаратурапозволяла определятьтеплоемкость монокристаллических образцов сточностью до 0,3% при интервалахнагрева менее 0,1 K в области фазовогоперехода.Показано, что примеси различныхорганических красителей существенновлияют на характер аномалиитеплоемкости в кристаллах KDP в областисегнетоэлектрическогофазового перехода. Резкое уменьшение пиковогозначения теплоемкости приТ=ТС и изменение формы аномалии посравнению с чистым(беспримесным) кристаллом указывает на то, что молекулыпримеси, входя в элементарнуюячейку, вызывают значительные локальныеискажения кристаллическойрешетки кристалла KDP, являющегосяодновременно пьезоэлектрикоми сегнетоэлектриком. Характер этих искаженийрассматривается с учетомвозможных вариантов вхождения молекул красителя врешетку, обеспечивающих эффектузнавания примесями определенныхграней и секторов роста.Полученные результатыпозволяют сделать предположение о влиянии этих примесейна фазовый переход в кристаллах KDP. Наблюдаемые изменения можнообъяснить образованием вкристаллах дефектов типа "случайное поле".Приближенно влияние такихдефектов на свойства кристалла можно описать какналичие некотороговнутреннего "смещающего " поля. Внутреннее смещающееполе приводит к сглаживаниюаномалий физических параметров в областифазового перехода (размытиефазового перехода), поскольку индуцируетэлектрическую поляризацию внеполярной фазе.Литература :[1] A.P.Levanyuk, A.S. Sigov, Defectsand Structural Phase Transitions, Gordon and Breach Science Publishers , Amsterdam, 1988 [2] J. A. Subramony, S. K. Jang, B. Kahr, Ferroelectrics, 191, 293 (1997) |
| (c) АСФ России, 2001 |