Введение к работе
Актуальность работы.В последние годы существенно возрос интерес к изучению разупорядочснных перовскитоподобнмх соединений с общей формулой А*|.у А"у В'ь» В"х Оз с изо- и неизовале.ігньїми ионами в кристаллографически эквивалентных позициях А- и В-подрешеток. Значительная часть подобных соединений является так называемыми сегнетоэлектриками с размытым флзовым переходом, которые получили в последнее время устойчивое название релаксоров. Интерес к изучению такого рода соединений в немалой степени стимулируется и тем фактом, что многие из иих обладают целым рядом необычных, а зачастую и уникальных, физических свойств как при высоких, так и при низких температурах, причем эти свойства находят все более широкое практическое применение. Макроскопические свойства таких соединений изучены довольно подробно, но, тем не менее, микроскопическая природа происходящих процессов и наблюдаемых аномалий остается до сих пор до конца не выясненной, так как практически отсутствуют работы по исследованию микроскопической перестройки структуры и особенностей динамики кристаллической решетки. В этом смысле исследование магнониобата свинца PbMgi/3NbM03 (PMN), в котором неизовалентные ионы Mglt и Nb5t случайным образом распределены по позициям В-подрешетки и который может рассматриваться как модельный для подобных соединений, представляет несомненный интерес.
Основные цели работы.Цель работы состояла в экспериментальном исследовании микроскопических особенностей структуры и динамики PMN, изучении влияния различных режимов приложения электрического поля на интенсивность рассеяния нейтронор и рентгеновских лучей в широком температурном интерпале. Дня проведения подобных измерений необходимо было разработать экспериментальную методику и соответствую ч;ее оборудование. Ставилась задач1) - на основе полученной информации найти наиболее вч>оятные механизмы, ответственный м наблюдаемые в PMN аномалии.
Научная новизна. Впервые экспериментально исследованы микроскопические особенности динамики кристаллической решетки и структуры мрнюниобатм сытна в широком диапазоне температур методами рассеяния ней фонов и синчро'роннш и излучения. Впервые показано существование при температуро mii«f (">Ч>1< nvi-pii
моды, которая наблюда-тся только вблизи центра зоны Бриллзоэна и становится
передемпфированной при больших q. Впервые показано, что при температуре «650К
наблюдается кроссовер (смена режима) от режима смешения к режиму порядок-
беспорядок, сопровождающийся сильным затуханием акустических фоконов по
закону q4 с одновременным возникновением интенсивного квазиупругого рассеяния,
возрастающего при дальнейшем понижении температуры. Впервые в PMN
обнаружено рассеяние на сегнетофлуктуацида, исследована температурная
зависимость радиуса сететофлуктуаций и показано, что пои температуре »230К
происходит изменение закона рассеяния (фрактальной размерности),
сопровождающееся стабилизацией ("замерзанием") характерного
пространственного масштаба. Впервые проведены исследования влияния электрического поля на интенсивность брэгговсжого и диффузного рассеяния на монокристаллах PMN и показана неэргодичность возникающего низкотемпературного состояния. Проведен динамический структурный анализ и определены форма и величины полярных смещений ионов при комнатной температуре.
Практическая значимость. Выявлен ряд микроскопических особенностей, наблюдаемых при рассеянии нейтронов и рентгеновских лучей, и показана связь микроскопической перестройки структуры' с макроскопическими аномалиями фшичеслх свойств, что представляет интерес как для разработки новых подобных материалов, так и для понимания природы происхождения подобных аномалий в аналогичных соединениях. Разработанная методика проведения измерений интенсивности рассеяния нейтронов при низких температурах и при приложении электрического поля может использоваться всеми организациями, заинтересованными в проведении подобных исследований. На защиту выносится:
- экспериментально!, эбнаружение в PMN мягкой моды при температуре выше 650К,
исследование особенностей ее поведения и обнаружение при температуре ниже
«650К сильного затухания поперечных акустических фононов, сопровождающегося
появлением интенсивного, растущего при дальнейшем понижений температуры,
квззиупругого рассеяния. '
-экспериментальное обнаружение рассеяния нейтронов на сегнетофлуктуациях, і.-следование температурной зависимости радиуса корреляций се. нетофлуктуаций и
-5-:
установление факта изменения закона рассеяния (фрактальной размерности) при температуре »230К , наблюдаемого при изучении рассеяния синхротронного излучения.
экспериментальное обнаружение зависимости интенсивности брэгтовского и диффузного рассеяния нейтронов при приложении эпектрического поля от предыстории образца, обнаружение долговременной логарифмической релаксации и доказательство того, что в нулевом поле при температуре «230К происходит фазовый переход (ФІЇ) в стекяоподобное состояние.
установление формы и величины полярных смещений ионов, ответственных за появление сегнетоэлектрических свойств магнониобата свинца.
методика и оборудование для проведения измерений интенсивности рассеяния нейтронов при низких температурах и при различных режимах приложения электрического поля к образцу.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и эбсуждались на 11-ой (Ростов-на-Дону, 1989), 12-ой (Тверь, 1992) и 13-ой ^Иваново,Плес,1995) Конференциях по физике сегнетоэлектриков; 9-ом и 10-ом ;Свердловск, Заречный 1987,1989), 11-ом (Гатчик&,1991) и 13-ом (Зеленогорск.1995) Совещаниях по использованию нейтронов в физике твердого тела; на Международной конференции по рассеянию нейтронов (Франция, Гренобль, 1988), іа 5-ом Российско-Японском симпозиуме по сегнетоэлектричеству (Москва, 1994), на юучных семинарах ФТИ имА.Ф.Иоффе РАН. По материалам дессртацки нгубликовано 12 работ.
Структура диссертации.Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и писка цитируемой литературы. Эна содержит /Д" страниц машинописного текста, іключая _і_рисунков и Ь таблиц. Список литературы состоит из '*13 іаименований.
