Введение к работе
- з -.
Актуальность работы. Начиная с пионерских работ Г.А.Смоленского, сег-нетоэлектрики с размытыми фазовыми переходами, за которыми в последние годы закрепилось название сегнетоэлектрики- релаксоры, активно изучаются уже более 40 лет. Повышенный интерес к данным соединениям обусловлен рядом их необычных, а зачастую и уникальных, физических свойств, которые находят в последнее время все большее практическое применение (многослойные керамические конденсаторы, микропозиционеры в туннельных микроскопах, поверхностно-активные зеркала, волоконно-оптические датчики, дисплеи и т.п.). Отличительными особенностями релаксоров являются наличие широкого частотно-зависимого максимума диэлектрической проницаемости и значительная частотная дисперсия в температурной области ниже этого максимума, а также гигантская величина диэлектрической проницаемости в широком температурном интервале. Особенно ярко релаксорное поведение проявляется в смешанных сегнетоэлектрических соединениях, в частности, в разупорядоченных перовскигоподобных кристаллах с общей формулой А'і.уА"уВ'хВ"і.хОз с изо- и неизовалентными ионами в кристаллографически эквивалентных позициях А- и В- подрешеток. Магнониобат свинца (PbMgi/3Nb2/303 (PMN)) часто рассматривается в качестве модельного объекта для изучения физических свойств релаксоров. К настоящему времени накоплен обширный эксперимэнтальный материал, подробно изучены макроскопические свойства PMN, однако, микроскопическая природа наблюдаемых аномалий физических свойств, в частности, природа возникающего низкотемпературного состояния, и вопрос о существовании в системе кооперативного замораживания до сих пор остаются до конца не выясненными. В связи с этим представляет интерес проведение диэлектрических исследований в низкотемпературной области, причем особенно низкочастотных исследований, так как известно, что с понижением температуры резко возрастает среднее время релаксации системы.
Целью работы явилось изучение физической природы низкотемпературного состояния PMN, в том числе исследование спектра времен релаксации и его поведения в низкотемпературной области, изучение процессов разрушения
-4-низкотемпературной фазы внешним электрическим полем и уточнение Е-Т фазовой диаграммы, изучение свойств индуцированного полем сегнетоэлек-трического состояния на основе результатов низкочастотных исследований динамического диэлектрического отклика PMN в отсутствие внешних смещающих электрических полей и при различных режимах их приложения, а также изучение релаксационных процессов в PMN.
Научная новизна. Впервые проведены исследования диэлектрических свойств PMN в диапазоне инфранизких частот (до 10'3 Гц). На основе анализа спектра времен релаксации впервые была сделана оценка и получена температурная зависимость среднего времени релаксации системы. Обнаружен новый низкочастотный механизм диэлектрических потерь, возникающий при температурах ниже Tf. Впервые исследовано поведение нелинейных компонент динамического диэлектрического отклика в смещающих электрических полях, что позволило уточнить вид Е-Т-фазовой диаграммы. Впервые изучена кинетика фазового перехода первого рода в режиме приложения внешнего смещающего электрического поля к охлажденному без поля образцу. Hayчно-практнческая дначнмость. Проведенные в данной работе исследования позволяют существенно расширить имеющуюся информацию о процессах диэлектрической релаксации в модельном релаксоре PMN и их эволюции в процессе замораживания. Изучение нелинейного отклика в смещающих электрических полях позволяет разделить эффекты, относящиеся к переходам в стеклоподобное и упорядоченное сегнетоэлектрическое состояния. Полученные результаты представляют интерес как для разработки новых материалов с подобными свойствами, так и для понимания природы подобных аномалий в других соединениях. Разработанная методика проведения низко-и инфранизкочастотных исследований линейной и нелинейной комплексной диэлектрической проницаемости в широком диапазоне температур может быть использована всеми организациями, заинтересованными в проведении подобных исследований. Защищаемые положения:
определение вида обобщенного спектра диэлектрических потерь PMN в области температуры замораживания непосредственно из экспериментальных данных, а также получение температурной зависимости среднего врс -
-5-мени релаксации системы на основе анализа полученного спектра;
обнаружение нового низкочастотного механизма релаксации в PMN, возникающего при температурах ниже температуры замораживания;
обнаружение фазового перехода из стеклоподобного состояния в индуцированное сегнетоэлектрическое при приложении постоянного электрического поля к предварительно охлажденному без поля образцу;
получение вида температурных и полевых зависимостей времени «перехода» т на основе изучения кинетики фазового перехода в индуцированное сегнетоэлектрическое состояние при приложении постоянного электрического поля к предварительно охлажденному без поля образцу;
создание экспериментальной, установки для исследования поведения как линейной, так и нелинейной компонент комплексной диэлектрической проницаемости материалов в области низких и инфранизких частот в широком интервале температур.
Апробация работы и публикации.
" Основные результаты работы докладывались на 13-ой (Тверь, 1992 г.) и 14-ой (Иваново, 1995 г.) Всесоюзных конференциях по физике сегнетоэлек-фиков, the fcighth International Meeting of Ferroelectricity (IMF8) (Maryland, ITS A, 1993), на ХІІІ-ом совещании по использованию нейтронов в физике гвердого тела (Санкт-Петербург, 1995), the Eighth European Meeting on Ferroelectricity (Nijmegen, Netherlands, 1995),Intemational Seminar on P.elaxor Ferroe-lectrics (Dubna, Russia, 1996), International Symposium о і Ferroic Domains, [SFD4 (Vienna, Austria, 1996), на научных семинарах отдела сегнетоэлектри-чества ФТИ и: \ А.Ф.Иоффе РАН.
По материалам диссертации опубликовано 12 печатных работ. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка-цитируемой литературы. Она содержит 150 страниц, включая 65 рисунков. В списке лигературы 85 источников.
