Оптико-спектральні і діелектричні властивості фероїків з алкіламін-катіоном
Аналіз закономірностей поведінки діелектричних і оптико-спектральних властивостей кристалічних фероїків з алкіламін-катіоном в області їх фазових переходів. Особливості прояву ефектів параметричної кристалооптики, термохромізму та діелектричних процесів.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 22.06.2014 |
| Размер файла | 79,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru
Размещено на http://www.allbest.ru
ЛЬВІВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ІВАНА ФРАНКА
УДК 535.34; 537.94; 537.226; 538.95; 548.0:535
ОПТИКО-СПЕКТРАЛЬНІ І ДІЕЛЕКТРИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ
ФЕРОЇКІВ З АЛКІЛАМІН-КАТІОНОМ
01.04.10.- фізика напівпровідників і діелектриків
Автореферат
дисертації на здобуття наукового ступеня
доктора фізико-математичних наук
Капустяник Володимир Богданович
Львів-2002
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі нелінійної оптики Львівського національного університету імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України.
Науковий доктор фізико-математичних наук, професор консультант: Половинко Ігор Іванович, Львівський національний університет імені Івана Франка, завідувач кафедри нелінійної оптики.
Офіційні опоненти:доктор фізико-математичних наук, професор, член.-кор.НАН України, Харченко Микола Федорович, Фізико-технічний інститут низьких температур ім.Б.І.Вєркіна НАН України (м.Харків), завідувач відділу оптичних і магнітних властивостей твердих тіл;
доктор фізико-математичних наук, професор Романюк Микола Олексійович, Львівський національний університет імені Івана Франка, професор кафедри експериментальної фізики;
доктор фізико-математичних наук, професор Матковський Андрій Орестович, Національний університет “Львівська політехніка”, завідувач кафедри напівпровідникової електроніки.
Провідна установа: Ужгородський національний університет, кафедра фізики напівпровідників, Міністерство освіти і науки України, м.Ужгород.
Захист відбудеться “15” січня 2003 року о 1530 год на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 35.051.09 при Львівському національному університеті імені Івана Франка за адресою: 79005, м.Львів, вул. Драгоманова, 50, аудиторія №1.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Львівського національного університету імені Івана Франка за адресою: 79005, м.Львів, вул. Драгоманова, 5.
Автореферат розісланий “12” грудня 2003 року.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, доктор фіз.-мат. наук, професор Павлик Б.В.
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. Близько тридцяти років тому у кристалофізиці сформувався новий напрямок, пов'язаний з дослідженням модульованих структур в діелектричних кристалах. Про модульовані структури, звичайно, говорять у контексті зі структурними фазовими переходами (ФП), які індукуються нестабільністю певного типу коливання кристалічної гратки (м'якої моди) в точках, відмінних від центру зони Бриллюена. Використовуючи апарат теорії груп, Ліфшиц першим показав, що число точок пом'якшення в зоні Бриллюена обмежене і вони займають певні симетричні положення. В результаті конденсації м'якої моди в одній із симетричних точок у кристалі виникає модульована структура, період якої співмірний із розміром елементарної комірки вихідної фази. Переважно виникнення співмірно модульованих структур супроводжується появою макроскопічних однорідних спонтанних величин - електричної поляризації або механічної деформації. Останні, на відміну від випадку звичайних сегнетоелектриків та сегнетоеластиків, не описують симетрійні зміни при ФП і тому не можуть виступати в ролі параметрів порядку феноменологічної теорії Ландау. Згодом середовища, які володіють такими фазами, отримали в літературі назву невласних сегнетоелектриків та сегнетоеластиків.
В середині сімдесятих років в кристалічних діелектриках був відкритий новий тип модульованої структури з періодом модуляції, некратним періоду елементарної комірки вихідної фази. З точки зору феноменологічної теорії відповідні ФП пов'язані з конденсацією м'якої моди на зірках неліфшицевого типу. При цьому модуль хвильового вектора модуляції може змінюватися неперервно в залежності від температури, тиску та інших факторів. Структури, які характеризуються векторами неліфшицевого типу, отримали назву неспівмірних (НС). Власне з НС фазою пов'язане виникнення принципово нових понять у фізиці діелектриків, таких як надпросторові групи, чортова драбина, термічна пам'ять, глобальний термічний гістерезис, фазові солітони, амплітудон-фазонне розщеплення тощо. Вивченню неспівмірно впорядкованих систем присвячена велика кількість експериментальних та теоретичних робіт. Разом з тим, природа цього незвичайного псевдокристалічного стану в багатьох аспектах далека від глибокого розуміння.
Кристали родини А2ВХ4 утворюють цілий клас матеріалів, яким притаманне виникнення різних типів просторово модульованих структур. Серед них окремо слід виділити кристали з алкіламін-катіоном. Аналіз їхніх структурних змін дає змогу віднести ці матеріали до фероїків, що характеризуються складною послідовністю ФП зі зміною точкової групи симетрії. Актуальність цієї роботи визначається важливістю розв'язання проблем фізики діелектриків, пов'язаних з вивченням різних типів кристалічних фаз, просторової модуляції кристалічної структури і широкими перспективами прикладного застосування фероїків у різних галузях електроніки, в тому числі, в сенсорній і комп'ютерній техніці.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у лабораторії фізики фероїків кафедри нелінійної оптики Львівського національного університету імені Івана Франка в рамках робіт за проектами Фо-593 Б (№ держреєстрації 7.01.06/073) “Дослідження електрон-фононної взаємодії та коливних спектрів при фазових переходах в сегнетоелектричних, сегнетоеластичних і неспівмірних кристалах” по державній науково-технічній програмі 7.1 “Матеріали електронної техніки” і К5Н100 “Динаміка гратки і природа фазових переходів у фероїках з алкіламонієм і споріднених матеріалах” (фінансованого Урядом України і Міжнародним Науковим Фондом), науковим керівником яких був автор. Окремі результати були також отримані в рамках виконання робіт по держбюджетних темах Фо-590 Б “Отримання нових сегнетоелектричних та сегнетоеластичних кристалів групи А2ВХ4 та вивчення їх оптико-фізичних властивостей” і Фо-95Б “Термохромні та неспівмірні фазові переходи у фероїках” (№№ держреєстрації 7.01.06/070 і 0101U001426 відповідно), по яких автор працював як виконавець.
Мета роботи полягала у встановленні закономірностей впливу катіон-аніонного заміщення, іонізуючого випромінювання, електричного поля і механічних напружень на поведінку оптико-спектральних і діелектричних параметрів, динаміку кристалічної гратки і послідовність фаз у кристалах, що відносяться до нового класу діелектриків - фероїків з алкіламонієвим катіоном. Досягнення поставленої мети забезпечувалось розв'язанням таких задач:
1). Встановлення закономірностей поведінки діелектричних і оптико-спектральних властивостей кристалічних фероїків з алкіламін-катіоном в області їхніх фазових переходів. Визначення мікроскопічної природи ФП і пошук специфічних проявів НС модуляції в електронних і коливних спектрах кристалів.
2). Дослідження особливостей прояву ефектів параметричної кристалооптики, термохромізму, діелектричних релаксаційних процесів і протонної провідності в різних фазах кристалів з алкіламін-катіоном.
3). Виявлення залежності характеру і сили електрон-(екситон-) фононної взаємодії (ЕФВ) від хімічного складу і структурної організації досліджуваних фероїків.
4). Встановлення і узагальнення закономірностей впливу ізоморфного катіон-аніонного заміщення на температури ФП і послідовність фаз в кристалах груп А2МеХ4 і АМеХ3 (де А-алкіламонієва група; Ме=Cu, Co, Zn, Cd, Mn; X=Cl, Br).
Наукова новизна роботи. Основні результати цієї роботи є оригінальними.
1. Вирощено 22 монокристали, з них два - (N(C2H5)4)2MeBr4 (Me=Zn, Cd) - отримані вперше. Встановлені загальні закономірності аномальної поведінки двозаломлюючих, діелектричних, електро- і п'єзооптичних властивостей фероїків з алкіламін-катіоном в області їхніх фазових переходів. Отримані нові дані про макроскопічну природу окремих фаз кристалів. В електрооптичних петлях гістерезису кристалів диметиламінметалсульфатів вперше спостерігався специфічний прояв співіснування поляризації сегнетоелектричного типу вздовж однієї кристалофізичної осі з антисегнетоелектричним типом впорядкування вздовж іншої.
2. В досліджуваних фероїках з водневими зв'язками вперше виявлені явища аномальної протонної провідності, “заморожування” руху доменних стінок і відповідні діелектричні релаксаційні процеси та проведена їх інтерпретація на основі колективних процесів за участю водневих зв'язків. В сегнетоелектриках диметиламіналюмінійсульфату (DMAAS) вперше спостерігалася м'яка мода релаксаційного типу.
3. В кристалах групи А2МеХ4 з алкіламін-катіоном вперше спостерігалися прояви неспівмірної модуляції в коливних спектрах у вигляді додаткових фононних мод. Виявлено кореляцію цього явища з тим фактом, що в НС фазі емпіричне правило Урбаха не виконується.
4. Вперше встановлено зв'язок характеру і сили екситон-фононної взаємодії з фазовими переходами і особливостями кристалічної структури, зокрема, з наявністю водневих зв'язків, у великій групі фероїків з алкіламін-катіоном. Наявні експериментальні дані свідчать, що модель екситон-фононної взаємодії, яка включає механізм самозахоплення екситона локальними коливаннями кристалічної гратки, задовільно описує всі характерні риси і особливості температурної еволюції краю оптичного поглинання у фероїках з алкіламін-катіоном.
5. Показана ефективність комплексного застосування оптико-спектральних методів для дослідження змін кристалічної структури при ФП і під дією зовнішніх полів та іонізуючого випромінювання. Дістали подальший розвиток уявлення про вплив координаційного оточення іонів перехідних металів на спектральні і термохромні властивості кристалів. Запропоновані моделі радіаційних змін в термохромних кристалах, пов'язаних з перебудовою сітки водневих зв'язків.
6. Виявлено, що впорядкування структури при переході в низькотемпературні фази досліджуваних кристалів супроводжується зменшенням діелектричної дисперсії, а також пониженням симетрії і в ряді випадків помітним зростанням сили кристалічного поля в метал-галогенних комплексах.
7. Вперше встановлені загальні закономірності впливу розмірів і симетрії алкіламін-катіонів та аніонів на послідовність фаз в кристалах при ізоморфному заміщенні. Виявлено, що імовірність існування НС фази понижується зі зростанням сили водневих зв'язків і їх кількості на одну формульну одиницю. Підтверджено існування неспівмірної фази в кристалах DMA-CuCl4, РА-CuCl4, TMA-MeCl4 (Me=Cu, Zn, Co). Зроблено висновок про існування НС фази в кристалах TrMA-ZnCl4.
Практичне значення одержаних результатів. Унікальні фізичні властивості досліджуваних кристалічних фероїків - термохромний ефект, протонна провідність, висока чутливість до дії іонізуючого випромінювання і зовнішніх полів, можливість цілеспрямованого впливу на температури ФП - передбачають перспективність прикладного застосування таких матеріалів і отриманих в цій роботі результатів:
Термохромні кристали запропоновано використовувати як чутливі матеріали в датчиках іонізуючого випромінювання.
Встановлені закономірності щодо впливу катіон-аніонного заміщення на послідовність фаз і температури фазових переходів можуть бути використані при вирощуванні нових кристалів з наперед заданими властивостями.
Розроблене програмне забезпечення і методи комп'ютерної обробки оптичних спектрів можуть знайти застосування при вивченні кристалів інших типів.
Результати цієї роботи використовуються при читанні спецкурсів “Фізика діелектриків”, “Оптико-спектральні методи контролю”, “Комп'ютери в оптико-фізичних дослідженнях”.
Особистий внесок автора в розробку наукового напрямку. Дисертаційна робота є наслідком понад десятирічних досліджень, які проводилися автором на кафедрі нелінійної оптики ЛНУ ім. І. Франка.
За участю професора Половинка І.І. автором було здійснено вибір напрямку досліджень, постановка ключових завдань, а також обговорення окремих результатів.
Особистий внесок автора полягає в розробці і освоєнні ефективних методик дослідження оптико-спектральних і діелектричних властивостей фероїків в широкій області температур (5450 К). Йому належить заслуга в розробці методів вирощування з водного розчину кристалів з порушеною стехіометрією та отриманні низки нових кристалів з алкіламін-катіоном. Разом зі ст.н.сп. Свелебою С.А. розроблені високоточні методики дослідження електро- і п'єзооптичних властивостей кристалів, проведено дослідження температурних залежностей оптичного двозаломлення низки кристалів. Більша частина діелектричних досліджень фероїків в широкій області частот і температур проведена автором самостійно. Разом з цим, низка експериментів проводилася за участю ад'юнкта Чуквінського Р.Т. Автору особисто належить заслуга в інтерпретації явищ транспорту протонів, термічних рухів доменних стінок і відповідних діелектричних релаксаційних процесів у фероїках з водневими зв'язками. У співпраці із проф. Чаплею З. вивчалися особливості поведінки доменної структури. Опис електрооптичних властивостей кристалів DMAAS проведений автором на основі феноменологічного підходу, що грунтувався на теоретичній моделі, запропонованій проф. Стасюком І.В. та м.н.сп. Величком О.В. Разом з н.сп. Джалою В.І. розроблена методика дослідження температурної еволюції коливних спектрів кристалів з високим ступенем розділення. При цьому автор особисто запропонував спосіб комп'ютерної обробки отриманих спектрів з метою виділення мод, зумовлених НС модуляцією. На основі експериментальних даних про температурну еволюцію спектрів оптичного поглинання кристалів з алкіламін-катіоном, отриманих особисто, а також за участю асист. Корчака Ю.М., автор встановив закономірності впливу фазових переходів і особливостей кристалічної структури на силу і характер екситон-фононної взаємодії, дослідив вплив координаційного оточення іонів перехідних металів на спектри їхніх внутрішніх переходів, спектри „переносу заряду” і термохромні властивості. При цьому для розрахунку енергетичної структури кристалів, параметрів теорії кристалічного поля і споріднених моделей був використаний програмний пакет “Crys.Tool 1.0”, розроблений спільно з асп. Бажаном В.В. На основі експериментального вивчення впливу іонізуючого випромінювання на температури ФП і термохромні властивості кристалів, проведеного за участю Корчака Ю.М., автором запропоновані моделі радіаційних перетворень у фероїках з водневими зв'язками. На основі всієї сукупності експериментальних даних про ФП в досліджуваних кристалах автором встановлено закономірності впливу ізоморфного катіон-аніонного заміщення на послідовність і природу фаз в кристалах груп А2МеХ4 і АМеХ3 з алкіламін-катіоном. В спільних працях, що відображають основні результати дисертації, внесок автора є переважаючим і полягає:
- для робіт [3, 7, 9-11, 13-16, 19, 20, 22, 25-30, 32-42, 44] - в постановці задачі; підготовці зразків для експерименту; проведенні експерименту за участю співавторів; аналізі та інтерпретації отриманих результатів; написанні роботи;
- для статей [17, 18] - в постановці задачі; підготовці зразків для експерименту; проведенні експерименту; аналізі та інтерпретації отриманих результатів; участі в написанні статті;
- для робіт [12, 43] - в постановці задачі; проведенні експерименту за участю співавторів; аналізі та інтерпретації отриманих результатів; написанні роботи;
- для статей [1, 2, 21] - в постановці задачі; проведенні експерименту за участю співавторів; аналізі та інтерпретації отриманих результатів.
Внесок дисертанта в підготовку праці [4] зводився до постановки задачі; підготовки зразків; проведення експерименту, аналізу та інтерпретації отриманих результатів за участю співавторів і написання статті, а для роботи [6] - до постановки задачі, підготовки зразків, участі в аналізі та інтерпретації структурних даних.
Апробація результатів дисертації. Основні результати дисертаційної роботи доповідались на XII Загальній конференції з проблем конденсованого стану (Прага, ЧР, 1992), ІІ Міжнародному симпозіумі з доменної структури сегнетоелектриків і споріднених матеріалів (Нант, Франція, 1992), Ювілейній науковій конференції, присвяченій 40-річчю фізичного факультету ЛДУ (Львів, 1993), VIII Міжнародній конференції з сегнетоелектрики (Гейтерсберг, США, 1993), XV конференції з радіо- і мікрохвильової спектроскопії (Познань, Польща, 1993), ІХ Українській школі-семінарі “Спектроскопія молекул та кристалів” (Харків, 1993), VII Єврофізичній конференції з дефектів в ізоляційних матеріалах (Ліон, Франція, 1994), школі Ампера з магнітного резонансу і мікрохвильової абсорбції у високотемпературних надпровідних матеріалах (Познань, Польща, 1994), Українсько-польській і східноєвропейській школі з сегнетоелектрики і фазових переходів (Ужгород, 1994), Міжнародній конференції з аперіодичних кристалів (Ле-Дяблеретс, Швейцарія, 1994), IX Міжнародній школі із застосування сегнетоелектриків (Юніверсіті Парк, США, 1994), V конференції Європейського фізичного товариства з атомної і молекулярної фізики (Едінбург, Великобританія, 1995), VIII Європейській конференції з сегнетоелектрики (Ніймеген, Нідерланди, 1995), IV Міжнародному симпозіумі з доменів у фероїках і мезоскопічних структур (Відень, Австрія, 1996), ІІІ Європейській конференції з полярних діелектриків (Блед, Словенія, 1996), XXII Міжнародній школі і ІІІ Польсько-українській конференції з фізики сегнетоелектриків (Кудова, Польща, 1996), XVII конференції з радіо- і мікрохвильової спектроскопії (Познань, Польща, 1997), Міжнародній конференції “Конструкційні та функціональні матеріали” (Львів, 1997), IV Українсько-польській конференції з фазових переходів і фізики сегнетоелектриків (Дніпропетровськ, 1998), XXIV Міжнародній школі з сегнетоелектричних кристалів (Ярнольтивек, Польща, 1999), І Українській школі-семінарі з фізики сегнетоелектриків та споріднених матеріалів (Львів, 1999), XXV Міжнародній школі і ІV Польсько-українській конференції з фізики сегнетоелектриків (Краків, Польща, 2000), VI Українсько-польській і II Східноєвропейській конференції з фізики сегнетоелектриків (Ужгород, 2002).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано понад 80 праць. Основні результати роботи опубліковані в 41 статті в реферованих наукових журналах, 20 матеріалах і тезах конференцій.
Структура та об'єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, семи розділів, обговорення і висновків, бібліографії і п'яти додатків. Її загальний обсяг становить 402 сторінки машинописного тексту, в тому числі 13 сторінок додатків, 28 сторінок списку використаних джерел, 184 рисунки (рисунки наведені по тексту) і 39 таблиць (при цьому суто машинописного тексту основної частини дисертації - 297 сторінок). Бібліографія включає в себе 318 найменувань.
фероїк спектральний діелектричний кристалооптика
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦІЇ
У вступі обгрунтована актуальність теми дисертації, сформульовані мета і завдання роботи, новизна і практичне значення отриманих результатів, подана інформація про їх апробацію та особистий внесок здобувача.
Перший розділ носить оглядовий характер. На його початку наведена коротка характеристика об'єктів дослідження, до яких відносяться кристали груп A2MeX4, AMeX3 (Me=Mn, Zn, Co, Cd, Cu; X=Cl, Br) з катіоном А=N(CH3)4 (ТМА); NH(CH3)3 (TrMA); NH2(CH3)2 (DMA); N(C2H5)4 (TEA); NH2(C2H5)2 (DEA); NH3C2H5 (EA); NH3C3H7 (PA) і NH2(CH3)2Me(SO4)6H2O (DMAMeS, Me=Al, Ga). На практиці зручніше розглядати кристали алкіламінгалогенметалатів як результат поступового заміщення алкільних груп на атоми водню. При цьому для наочності доцільно представляти вказані сполуки у вигляді формул: (NHn(CmH2m+1)4-n)2MeX4 та NHn(CmH2m+1)4-nMeX3, де n відображає заміщення воднем алкільного радикалу, а m відповідає кількості атомів вуглецю (Табл. 1 і 2).
Таблиця 1. Схема заміщення воднем аміногрупи алкільного радикалу в сполуках типу (NHn(CmH2m+1)4-n)2MeX4.
|
n \ m. |
1 |
2 |
|
|
0 |
(N(CH3)4)2MeX4 |
(N(C2H5)4)2MeX4 |
|
|
1 |
(NH(CH3)3)2MeX4 |
(NH(C2H5)3)2MeX4 |
|
|
2 |
(NH2(CH3)2)2MeX4 |
(NH2(C2H5)2)2MeX4 |
|
|
3 |
(NH3CH3)2MeX4 |
(NH3C2H5)2MeX4 |
Таблиця 2. Схема заміщення воднем аміногрупи алкільного радикалу в сполуках типу NHn(CmH2m+1)4-nMeX3.
|
n \ m. |
1 |
2 |
|
|
0 |
N(CH3)4MeX3 |
N(C2H5)4MeX3 |
|
|
1 |
NH(CH3)3MeX3 |
NH(C2H5)3MeX3 |
|
|
2 |
NH2(CH3)2MeX3 |
NH2(C2H5)2MeX3 |
|
|
3 |
NH3CH3MeX3 |
NH3C2H5MeX3 |
В наступних підрозділах подано феноменологічний опис неспівмірних і співмірних фаз кристалів в рамках термодинамічної теорії і узагальненої теорії м'якої моди. Коротко розглянуті характеристики основних типів ФП, особливості кристалографічного опису НС структур. Крім цього, наведені дані про послідовності фаз та особливості структури досліджуваних об'єктів. В кінці розділу проаналізовані основні проблеми і перспективи дослідження ФП у фероїках з алкіламін-катіоном. В кінцевому рахунку було відзначено, що досліджувані кристали, здебільшого виявляють складну послідовність фаз, в тому числі сегнетоеластичних, сегнето- і антисегнетоелектричних, неспівмірних, феро- і антиферомагнітних; а в ряді випадків володіють термохромними властивостями і помітною протонною провідністю. Показано, що усі об'єкти досліджень об'єднує присутність в їхній структурі алкіламін-катіона, будова і динаміка якого в значній мірі визначають природу і послідовність ФП. З іншого боку, ці кристали характеризуються різними типами організації структури, що передбачає ефективність порівняльного вивчення взаємодії органічного катіона з різними структурними комплексами. При цьому істотну увагу необхідно було звернути на роль Н-зв'язків. Зважаючи на фрагментарність даних щодо послідовності фаз у більшості згаданих фероїків, вирішення поставлених задач слід було розпочинати з дослідження температурних змін оптичного двозаломлення і діелектричних параметрів для визначення температур ФП. На наступному етапі вивчалась доменна структура і ефекти параметричної кристалооптики для отримання інформації про макроскопічну природу і симетрію окремих фаз. Дослідження коливних спектрів і діелектричної дисперсії виявилось ефективним при вивченні динаміки гратки і мікроскопічної природи ФП. Для забарвлених кристалів ця інформація істотно доповнювалась даними електронної спектроскопії, яка до того ж давала змогу вивчати такі явища як термохромізм, ефект Яна-Теллера, радіаційні перетворення і ЕФВ, які не тільки становлять самостійний інтерес, але й несуть інформацію про природу окремих фаз і ФП.
В другому розділі описані особливості вирощування кристалів і методи дослідження температурних залежностей оптичного двозаломлення, п'єзо- і електрооптичного ефектів. Значну увагу приділено опису методик вимірювання температурно-частотних залежностей діелектричних параметрів і отримання коливних та електронних спектрів кристалів. Проаналізовані основні фактори, які впливають на точність перелічених експериментальних методик.
В третьому розділі наведені результати дослідження температурних змін оптичного двозаломлення, п'єзо- і електрооптичних властивостей фероїків. На їхній основі отримана інформація про температури ФП і макроскопічні властивості окремих фаз. Зокрема, на основі специфічної поведінки двозаломлення, що проявляється в ефекті термооптичної пам'яті, і особливостей лінійного електрооптичного ефекту підтверджено справедливість припущень щодо існування НС фази в кристалах DMA-CuCl4 в області температур 279,5 - 296 К.
Проаналізовано вплив зовнішніх полів на послідовність фаз. Наприклад, в кристалах TEA-ZnBr4 під дією “спряженого” напруження 6=1,2106 Н/м2 спостерігалося “розщеплення” сегнетоеластичного ФП. Подальше збільшення 6 супроводжувалось розширенням області існування індукованої проміжної фази. Після врахування результатів діелектричних досліджень зроблено висновок, що і низькотемпературна і проміжна фази є одночасно сегнетоеластичними і сегнетоелектричними (СЕ), але відрізняються напрямком спонтанної поляризації.
В СЕ фазах кристалів DMAMeS (Me=Al,Ga) вперше спостерігалися електрооптичні петлі гістерезису складної форми, пов'язані зі співіснуванням сегнето- і антисегнетоелектричного (АСЕ) впорядкування іонів диметиламіну відповідно вздовж осей Х i Y, що не є взаємно перпендикулярними. Так, електрооптична петля гістерезису, отримана в СЕ фазі кристала DMAAS, відрізняється від характерної для сегнетоелектриків петлі типу “метелик” наявністю симетричних аномалій приросту двозаломлення при значеннях поля 48 кВ/см, які проявляються тільки в режимі збільшення напруженості. Виходячи з наявних структурних даних і симетрійного аналізу, таке явище було пов'язане з переорієнтацією в зовнішньому полі диполів, що відповідають антисегнетоелектричній поляризації в межах СЕ фази (рис.1). Така ситуація спостерігається під дією полів, що перевищують певне критичне значення Ес1. При цьому треба мати на увазі, що зовнішнє поле Е1 має складову ЕАСЕ=Е1cos 79,01 вздовж напрямку орієнтації диполів, пов'язаних з АСЕ впорядкуванням. У зв'язку з тим, що згадана складова за величиною менша від Е1, переорієнтація відповідних диполів повинна спостерігатися при вищих полях, ніж у випадку диполів, що відповідають за СЕ впорядкування. В такому разі вигляд електрооптичної петлі гістерезису мав би збігатися з петлею, отриманою в цьому експерименті.
Як і слід було очікувати, в низькотемпературній (за передбаченнями антисегнетоелектричній) фазі ізоморфного кристала DMAGS (Т<Tc2=119 K) величина двозаломлення практично не залежала від величини прикладеного зовнішнього поля аж до критичних значень порядку Екр=1,2 кВ/см. При прикладенні полів, вищих від Екр, індукувався перехід з АСЕ в СЕ фазу і розгорталася характерна петля електрооптичного гістерезису. Практично вертикальні сторони цієї петлі відповідали переходу в СЕ фазу. Разом з тим, як показано в наступному розділі, фаза, що лежить нижче від Тс2, може швидше розглядатися як певна проміжна, ніж суто АСЕ фаза.
В кінці розділу наведений термодинамічний опис ФП в кристалах DMAMeS із застосуванням розкладу Ландау. В моделі розглядалися параметри порядку b і a, перший з яких описує поляризацію CЕ типу вздовж осі Х з одночасним АСЕ типом впорядкування вздовж осі Y; другий відповідає протилежній орієнтації, коли антиполяризація вздовж Х супроводжується поляризацією вздовж Y. На основі термодинамічного підходу пояснена температурна поведінка оптичного двозаломлення і електрооптичного коефіцієнта в околі фазових переходів.
Рис.1. Стадії послідовних переорієнтацій диполів в СЕ фазі кристала DMAAS при зростанні напруженості поля Е1, прикладеного вздовж сегнетоелектричної осі (Ес і Ес1 - коерцитивні поля, пов'язані відповідно із сегнетоелектричним і антисегнетоелектричним типами впорядкування).
В четвертому розділі описані ефекти, пов'язані з діелектричними релаксаційними процесами. На основі даних про температурно-частотні залежності діелектричних параметрів проаналізовані явища протонної провідності, заморожування руху доменних стінок та фундаментальної діелектричної дисперсії.
Зокрема, аномально висока та істотно анізотропна протонна провідність виявлена в кристалах DMA-CoCl4. Аналіз отриманих експериментальних результатів засвідчив, що ці фероїки володіють раніше невідомими ФП при температурах 313, 353, 380 і 419 К (в режимі нагрівання). Ці ФП пов'язані, в першу чергу, з перебудовою органічної підсистеми кристалічної гратки, і зокрема, з модифікацією сітки Н-зв'язків. Завдяки своїй шаруватій структурі досліджувані кристали виявляють здатність ефективно поглинати і віддавати поглинуту атмосферну вологу, яка є причиною виникнення в певних фазах анізотропної протонної провідності. Іони оксоніуму можуть розглядатися як основний носій протонів у фазах, що лежать нижче від Т1=419 К. У високотемпературній фазі реалізується інший варіант власної протонної провідності - механізм Гроттхуса, який проявляється навіть при вимірюваннях у вакуумі. У цьому випадку транспорт протонів полягає у їх перестрибуванні між різними Н-зв'язками з одночасною переорієнтацією іонів DMA. Підтвердженням цього є те, що в цій фазі отримане значення енергії активації провідності (Еа=0,99 еВ) перевищує величину енергії активації реорієнтаційних рухів групи DMA (Ер=0,11 еВ), що є необхідною умовою реалізації комплексного механізму Гроттхуса. Крім цього, отримані експериментальні результати свідчать про те, що помітна протонна провідність є характерною ознакою усіх досліджуваних фероїків з Н-зв'язками (в Табл.1, 2 їм відповідають значення п>0), зокрема кристалів DMA-ZnCl4, DMA-MnCl3, TrMA-CdCl3.
Виходячи з даних про температурні залежності діелектричних параметрів і результатів вимірювання спонтанної поляризації, встановлені або уточнені області існування СЕ та АСЕ фаз в окремих кристалах. Зокрема, в TrMA-СоСl4 вперше виявлено СЕ фазу в області температур 325-360 К. Величина спонтанної поляризації і амплітуда піка діелектричної проникності в околі Тс є характерними для сегнетоелектрикiв з Н-зв'язками, що володiють ФП типу “порядок-безпорядок”.
В кристалах DMAMeS спостерігалася так звана фундаментальна дисперсія: при частотах, вищих від f=1 МГц, температурна залежність ' починає проявляти різкий мінімум при Тс1=152 К замість чіткого піку, який звичайно спостерігають в сегнетоелектриках при нижчих частотах. Мінімум розширюється і поглиблюється зі зростанням частоти. Одночасно обидва плеча на температурній залежності ' віддаляються від точки ФП. Уявна частина діелектричної проникності, навпаки, виявляє максимум при Тс1 (Рис.2). Така аномальна поведінка діелектричних параметрів є характерною для СЕ переходів типу “порядок-безпорядок” і може бути віднесена до так званого критичного сповільнення флуктуацій параметра порядку. Кристал з точки зору сприйнятливості веде себе в околі температури ФП як “м'який” релаксатор на відміну від “м'якого” осцилятора у випадку сегнетоелектриків типу зміщення. Це явище безпосередньо пов'язане зі зростанням часу релаксації (і прямуванням до нуля частоти релаксаційної м'якої моди) в околі сегнетоелектричного ФП, що описується співвідношенням:
, (1)
де позначає температуру Кюрі-Вейса для ', а *0 може бути визначений як температурний параметр часу релаксації з розмірністю с.К.
На основі даних щодо температурного положення Тmax максимумів ' розраховані значення часу релаксації *0 (де „+” відноситься до параелектричної фази і „-” - до сегнетоелектричної відповідно):
(2)
Отримані величини 0*+ =2,4910-7 с.K і 0*- =6,0110-8 с.K є істотно вищими від значень, які звичайно характеризують фундаментальну дисперсію в сегнетоелектриках типу “порядок-безпорядок”, що, пов'язано з порівняно великою масою диполів, таких як групи DMA.
На основі аналізу експериментальних даних із застосуванням феноменологічного підходу зроблено висновок, що перехід із СЕ в АСЕ фазу в кристалах DMAАS спостерігається при температурі Т1=75 К. В області температур, нижчих від Тс2=110,5 К, очевидно, має місце співіснування двох фаз. Подібність поведінки електрооптичних і діелектричних параметрів кристалів DMAMeS (Me=Al, Ga) свідчить про аналогію в послідовності фаз.
П'ятий розділ присвячений опису результатів дослідження коливних спектрів фероїків з алкіламін-катіоном. Проаналізовані зміни спектрів під впливом фазових перетворень, виявлено характерні прояви НС модуляції. Зокрема, в області існування НС фаз в коливних спектрах кристалів TMA-МеCl4 (Ме=Cu, Zn) i DMA-CuCl4 виявлені додаткові фонони з хвильовими векторами:
k= lq , (3)
де q - хвильовий вектор модуляції; l=0, 1, 2... Дисперсія частот фононів разом із температурною залежністю параметра неспівмірності приводять до температурної залежності частот цих додаткових фононів. Таке явище є притаманним тільки зовнішнім коливанням, або низькочастотним внутрішнім коливанням, що виявляють помітну дисперсію. Як видно з рис.3, нові моди з'являються в НС фазі кристалів DMA-CuCl4 як в області зовнішніх коливань (нижче від 80 см-1), так і внутрішніх коливань метал-галогенного комплексу (80320 см-1). Їх інтенсивність і положення істотно залежать від температури в межах існування НС фази.
У випадку ж суто локальних мод у відповідності із запропонованою моделлю вплив НС модуляції зводився до розщеплення високочастотних мод на два піки приблизно однакової інтенсивності, що відносяться відповідно до максимального і мінімального значення параметра порядку. При подальшому охолодженні в межах НС фази високочастотна компонента ставала більш інтенсивною. Це дає підстави припустити, що саме цей пік відповідав максимальному значенню параметра порядку. Частотна різниця між двома максимумами також виявилась істотно залежною від температури. Саме така ситуація спостерігалася в експерименті при дослідженні температурної еволюції моди 2, що відноситься до деформаційного коливання групи C-N-C в кристалі DMA-CuCl4 (Рис.4). Слід відзначити, що істотного розщеплення під дією НС модуляції зазнавали моди, що брали участь у формуванні краю оптичного поглинання.
На основі даних коливної спектроскопії отримана інформація про симетрію різних фаз і природу ФП в досліджуваних фероїках. Показано, що в більшості випадків послідовні ФП пов'язані із поступовим впорядкуванням структури кристала з пониженням температури. Характерною ознакою кристалів з Ме=Cu є помітна дисторсія метал-галогенних комплексів в результаті ефекту Яна-Теллера.
В шостому розділі розглянуто вплив координаційного оточення іонів перехідних металів на спектральні властивості кристалів. З використанням спеціально створеного програмного пакету “Crys.Tool 1.0” проведено віднесення спектрів поглинання, розраховані параметри моделей кристалічного поля (КрП), нормованих сферичних гармонік (НСГ) і кутового перекривання, а на їхній основі - відстані метал-ліганд.
При описі складної квантово-механічної взаємодії іона перехідного металу з лігандами необхідно було виділити з цих взаємодій основні, котрі, з одного боку дозволяли спростити задачу і наближено розв'язати її, а з іншого - зберігали основні властивості системи. В першу чергу, необхідно врахувати взаємодію електронів іона металу один з одним Vee і з ядром іона Н0 (в Н0 включається також кінетична енергія електронів). Взаємодію іона металу з оточуючими іонами кристалічної гратки Vкр можна в першому наближенні описати як штарківське розщеплення його рівнів в деякому усередненому кристалічному полі. І, нарешті, необхідно розглянути спін-орбітальну взаємодію VSO. Таким чином, гамільтоніан для іона перехідного металу кристалі має вигляд:
H = Н0 + Vee + Vкр + VSO (4)
При аналізі спектрів кристалів, що містять іони перехідних металів, в першу чергу, враховувалися члени Vкр (Ме=Cu2+) i Vee + Vкр (Me=Co2+).
В розрахунках використовувались відомі параметри теорії КрП, зокрема параметр Dq, який є скаляром, що описує залежність величини електронної густини від відстані “електрон-ядро”. За визначенням для симетрії кристалічного поля Oh :
Dq=(1/6) ze2r4/a5, (5)
де r4 - усереднена відстань від ядра металу до зовнішнього d-електрона, z - ефективний заряд ліганда.
Якщо використовується гамільтоніан групи симетрії D4h, то необхідно ввести радіальні параметри, що відповідають членам другого порядку:
Ds=(2/7) [ze2r2/a3 - ze2r2/b3], Dt=(2/21) [ze2r4/a5 - ze2r4/b5], (6)
де а, b - відстані між ядром металу та ядрами відповідно екваторіального та аксіального лігандів.
Для знаходження розв'язку рівняння Шредінгера виконувалась побудова та діагоналізація одного або кількох секулярних детермінантів, складених з матричних елементів відповідного гамільтоніана в базисі вихідних функцій. Так, для оператора КрП V секулярний детермінант має вигляд:
detVij - ijEi=0, (7)
Таким чином, енергетичний спектр Ei (де i=1,2,3,...,n; n - порядок матриці Vij) цієї системи - це набір власних значень матриці оператора КрП Vij, який отримується шляхом діагоналізації останньої.
Суттєвим недоліком класичної моделі КрП є залежність радіальних параметрів від вибору молекулярних осей. Зважаючи на те, що в досліджуваних кристалах існує доволі широкий набір варіантів оточення іона перехідного металу (особливо це стосується іона Cu2+), для інтерпретації їхніх електронних спектрів виявилось доцільним використовувати більш гнучку теорію нормованих сферичних гармонік. Це давало змогу спростити комп'ютерні розрахунки енергій термів та інших характеристик досліджуваних кристалів.
Слід зауважити, що існує зв'язок між параметрами КрП і НСГ (DQ, DS, DT тощо). Так, для симетрії Oh:
DQ = 621 Dq.
Для D4h: Dqекв. = - (721 /2 ) Dt,
DT = - ( 715 /2 ) Dt, DS = - 7 Ds, DQ = 1/6 [ 4 Dqекв. + 2 Dqакс.], (8)
де Dqекв. - міра величини екваторіального, а Dqакс. - аксіального поля.
На основі описаного підходу отримані дані про зміну симетрії і характерних розмірів метал-галогенних і метал-гідратних комплексів при ФП та ізоморфному заміщенні. При цьому, показано, що доцільно аналізувати вплив ізоморфного заміщення на відповідні параметри сполук з одним типом організації кристалічної структури. Зокрема, встановлено, що при певній температурі Dq(TЕA-CoCl4)<Dq(TMA-CoCl4), a Dq(DЕA-CoCl4)<Dq(DMA-CoCl4). Це означає, що збільшення молекулярної маси органічного катіона при ізоморфному заміщенні в кристалах групи A2CoCl4 супроводжується зменшенням величини КрП. До аналогічних результатів приводить і збільшення розмірів аніона.
Запропоновані моделі термохромного ефекту і радіаційних перетворень у фероїках з Н-зв'язками. Зокрема, термохромний ФП в кристалах DEA-CuCl4 пов'язаний з істотною зміною оточення іона міді. Високотемпературна фаза характеризується спотвореним тетраедричним оточенням цього іона, а низькотемпературна фаза - співіснуванням аніонів квадратної і тетраедричної форми. Тетраедрична координація у високотемпературній (“жовтій”) фазі асоціюється з існуванням слабких Н-зв'язків між іонами Cl- і катіоном. В низькотемпературній (“зеленій”) фазі органічні групи залучені до формування двомірної сітки сильних Н-зв'язків в площині (bc), що стабілізує плоску координацію іона міді. Як і для решти досліджуваних термохромних кристалів, вплив малих доз іонізуючого випромінювання, в першу чергу, зводиться до розриву Н-зв'язків. При наступній релаксації поряд зі зростанням термічних рухів іонів відбувається перебудова кристалічної структури таким чином, що високотемпературна фаза стабілізується при температурі, дещо нижчій від температури ФП для неопроміненого зразка.
У сьомому розділі наведено результати дослідження температурної еволюції краю оптичного поглинання, що у більшості фаз досліджуваних фероїків описується емпіричним правилом Урбаха:
k=k0 exp{-E0)}, (9)
де k - коефіцієнт поглинання; k0, E0 - константи; - енергія фотонів, а kБ - стала Больцмана. Параметр (T) характеризує розмиття краю поглинання (КП). Отримані експериментальні результати свідчать, що така експоненціальна залежність зумовлена екситон-фононною взаємодією. В такому разі параметр (T) записується у вигляді:
(T)=oth, (10)
де безрозмірна константа o пов'язана з константою ЕФВ g; о - ефективна енергія фононів, що взаємодіють з фотонами.
На основі порівняльного аналізу параметрів ЕФВ, розрахованих на основі експериментального дослідження великої групи споріднених кристалів з алкіламін-катіоном, встановлені загальні закономірності ЕФВ. Зокрема, величини ефективної енергії фононів о для різних фаз досліджуваних кристалів знаходяться в області внутрішніх коливань органічного і неорганічного комплексів. Можна відзначити, що для абсолютної більшості кристалів в ЕФВ залучені або скелетні коливання органічного катіона або внутрішні коливання метал-галогенного (чи метал-гідратного) комплексу. Коливання першого типу, як правило, є активними у високотемпературних, а другого - у низькотемпературних фазах.
Аналізуючи значення 0, можна відзначити тенденцію до зниження цього параметра при переході від високо- до низькотемпературних фаз, що свідчить про збільшення сили ЕФВ. Цей ефект відповідає зростанню полярності хімічних зв'язків при відповідній перебудові кристалічної структури. При цьому слід зауважити, що ФП в досліджуваних кристалах здебільшого зумовлені переорієнтацією алкіламонієвих груп, яка супроводжується дисторсією метал-галогенного комплексу. Зважаючи на те, що останній формує електронні стани в області крайової смуги, ФП може приводити до змін електронних станів і коливань гратки, що знаходить свій прояв в помітному стрибку енергії збігання Е0 і коефіцієнта нахилу .
На основі наявних даних можна зробити висновок, що максимальна сила ЕФВ є характерною для екситонних смуг поглинання, що спостерігаються у кристалах з Н-зв'язками. Відповідні значення 0, звичайно, є меншими від 0,1. Переходи, що відповідають власному поглинанню, характеризуються проміжними значеннями сили ЕФВ (0=0,1260,710), і нарешті, розмиття смуг переносу заряду є мінімальним. В останньому випадку параметр 0, звичайно, коливається в околі одиниці в залежності від кристала і фази.
Особливої уваги заслуговує специфіка НС фаз досліджуваних кристалів, в яких правило Урбаха не виконується. В цьому випадку параметри 0 і о вже не можуть розглядатися як константи. Така ситуація пов'язана з поведінкою НС модуляції. Дійсно, можна вважати, що в області НС фази пружні константи є неспівмірно промодульованими в певному напрямку. Іншими словами, промодульованою є ступінь іонності хімічних зв'язків у кристалі, що безпосередньо пов'язана з параметром 0. Амплітуда і фаза НС модуляції істотно змінюються з температурою, що і знаходить своє відображення у зміні константи ЕФВ. З іншого боку, в області НС фази спостерігається поява додаткових фононів або істотний перерозподіл інтенсивності в межах коливних смуг, які є практично незмінними у вихідній чи співмірних фазах. Такі ефекти спостерігалися, зокрема, і в області частот фононів, найбільше залучених у формування КП в згаданих кристалах. Це стосується, наприклад, коливних мод при 405 і 182 см-1 в DMA-CuCl4, що можуть бути поставлені у відповідність ефективним фононам при 405 і 190 см-1, отриманим відповідно в параелектричній і сегнетоеластичній фазах. Таким чином, невиконання емпіричного правила Урбаха може розглядатися як фундаментальна властивість кристалів з НС фазою.
Отримані експериментальні дані свідчать, що модель екситон-фононної взаємодії, яка включає механізм самозахоплення екситона локальними коливаннями кристалічної гратки, досить добре описує всі характерні риси і особливості температурної еволюції КП у фероїках з алкіламін-катіоном.
ОБГОВОРЕННЯ І ВИСНОВКИ
На основі проведених досліджень встановлено, що більшість з виявлених ФП при пониженні температури пов'язана з поступовим впорядкуванням досить масивних органічних і неорганічних структурних комплексів. У зв'язку з цим в коливних спектрах не спостерігаються коливні м'які моди, характерні для переходів типу зміщення. ФП супроводжуються тільки розщепленням порівняно високочастотних мод, що відповідають внутрішнім коливанням структурних груп, які зазнають впорядкування. Кристали DMAМеS (Ме=Al, Ga) характеризуються наявністю класичних ФП типу “порядок-безпорядок” з доволі складними моделями як СЕ, так і АСЕ переходів, пов'язаних в першу чергу з впорядкуванням сегнетоактивних іонів диметиламіну. Шляхом вивчення температурно-частотних залежностей діелектричних параметрів вдалося спостерігати м'які моди релаксаційного типу, як це мало місце в околі СЕ переходу в DMAAS. Подібні колективні релаксаційні процеси характерні для DMAGS і кристалів груп А2МеХ4 і АМеХ3 з алкіламін-катіоном. Загалом же, в усіх досліджуваних кристалах поступове впорядкування структури супроводжується відповідним зменшенням діелектричної дисперсії. Це явище є особливо помітним в кристалах з Н-зв'язками (n>0), органічні катіони яких володіють значним дипольним моментом.
Однак, доволі часто спостерігався змішаний механізм ФП. Так, виникнення спонтанної поляризації при Т2=152 К в квазіодномірному кристалі TMA-CdBr3 пов'язане з відносним зміщенням іонів Cd2+ i Br- вздовж метал-галогенного ланцюга. Водночас така модель переходу типу зміщення доповнюється ще й виявленим впорядкуванням органічних тетраедрів в СЕ фазі. Порівняльний аналіз наявних експериментальних результатів з літературними даними дає підставу віднести ФП в TEA-ZnBr4 (T2*), TEA-MeCl2Br2 (T1) і DMA-CuCl4 (Тс) до переходів типу зміщення.
Особливістю практично усіх досліджуваних фероїків типу А2CuХ4 і АCuХ3 є істотний вплив ян-теллерівської взаємодії іонів Cu2+ на форму метал-галогенного поліедра, а отже і на природу наявних ФП. Типовим прикладом можуть служити шаруваті кристали (NH3CmH2m+1)2CuCl4. Незважаючи на доволі складну послідовність фаз, найважливіші структурні перетворення при ФП в сполуках такого типу можна зобразити у вигляді схеми (рис.5). Справа на схемі наведені елементи структури гіпотетичної нездеформованої тетрагональної “прафази”, яка за нормального тиску не реалізується аж до температури розкладу кристалу, але може спостерігатися в ізоморфах з іншими іонами металу. Вихідна високотемпературна ромбічна фаза І або (в залежності від кристалу) характеризується тетрагональним спотворенням метал-галогенних октаедрів (почергово в двох взаємно перпендикулярних напрямках) в результаті ефекту Яна-Теллера. В цій фазі алкіламонієві групи повністю розорієнтовані між чотирма еквівалентними положеннями групи NH3 в порожнині між іонами хлору: на схемі цій ситуації відповідає своєрідна “зірка”. Решта ФП при охолодженні зразка пов'язана з поступовим заморожуванням рухів органічних груп, які зводяться до переорієнтації тільки між двома вибраними позиціями з чотирьох. Причому кожна із низькотемпературних фаз характеризується своєю парою орієнтацій алкіламонієвого ланцюга. Завдяки існуванню Н-зв'язків амонієвої групи з октаедрами, останні при ФП типу впорядкування деформуються до ромбічної чи моноклінної симетрії і нахиляються один відносно одного. Ступені деформації і нахилу октаедрів в межах перовскітного шару в кожній конкретній фазі визначаються парою впорядкованих позицій катіонів.
...Подобные документы
Дослідження електричних властивостей діелектриків. Поляризація та діелектричні втрати. Показники електропровідності, фізико-хімічні та теплові властивості діелектриків. Оцінка експлуатаційних властивостей діелектриків та можливих областей їх застосування.
контрольная работа [77,0 K], добавлен 11.03.2013Комбінаційне і мандельштам-бріллюенівське розсіювання світла. Властивості складних фосфорвмісних халькогенідів. Кристалічна будова, фазові діаграми, пружні властивості. Фазові переходи, пружні властивості, елементи акустики в діелектричних кристалах.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 25.10.2011Основні поняття з електропровідності діелектриків. Залежність струму через діелектрик від часу. Електропровідність газів, рідин. Основні поняття про діелектричні втрати. Загальна характеристика явища пробою. Практичне значення розглянутих понять.
реферат [165,0 K], добавлен 22.11.2010Характеристика основних вимог, накладених на різні методи одержання тонких діелектричних плівок (термовакуумне напилення, реактивне іонно-плазмове розпилення, термічне та анодне окислення, хімічне осадження) та визначення їхніх переваг та недоліків.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 12.04.2010Шляхи пароутворення як виду фазових переходів, процес перетворення речовини з рідкого стану в газоподібний. Особливості випаровування й кипіння. Властивості пари, критична температура. Пристрої для вимірювання вологості повітря (психрометри, гігрометри).
реферат [28,6 K], добавлен 26.08.2013Вивчення закономірностей тліючого розряду, термоелектронної емісії. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту, впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів.
учебное пособие [452,1 K], добавлен 30.03.2009Метод математичного моделювання фізичних властивостей діелектричних періодичних структур та їх електродинамічні характеристики за наявності електромагнітної хвилі великої амплітуди. Фізичні обмеження на управління електромагнітним випромінюванням.
автореферат [797,6 K], добавлен 11.04.2009Вивчення основних закономірностей тліючого розряду. Дослідження основних властивостей внутрішнього фотоефекту. Експериментальне вивчення ємнісних властивостей p–n переходів. Дослідження впливу електричного поля на електропровідність напівпровідників.
методичка [389,4 K], добавлен 20.03.2009Оптико-гальванічна спектроскопія. Оптогальванічна лазерна спектроскопія. Експериментальна установка для оптогальванічної спектроскопії розряду в лампі з пустотілим катодом. Оптико-рефракційні методи. Метод термолінзи. Дефлекційний метод – міраж – ефект.
реферат [671,6 K], добавлен 22.04.2007Основні властивості неупорядкованих систем (кристалічних бінарних напівпровідникових сполук). Характер взаємодії компонентів, її вплив на зонні параметри та кристалічну структуру сплавів. Електропровідність і ефект Холла. Аналіз механізмів розсіювання.
реферат [558,1 K], добавлен 07.02.2014Фазові перетворення та кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень, стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію, особливості динаміки переходів. Розрахунок критичної товщини фазового переходу.
курсовая работа [3,9 M], добавлен 14.02.2010Види магнітооптичних ефектів Керра. Особливості структурно-фазового стану одношарових плівок. Розмірні залежності магнітоопіру від товщини немагнітного прошарку. Дослідження кристалічної структури методом електронної мікроскопії та дифузійних процесів.
контрольная работа [1,5 M], добавлен 19.04.2016Фазові перетворення, кристалічна структура металів. Загальний огляд фазових перетворень. Стійкість вихідного стану. Фазово-структурні особливості в тонких плівках цирконію. Динаміка переходів цирконію, розрахунок критичної товщини фазового переходу.
курсовая работа [3,7 M], добавлен 02.02.2010Класифікація електропроводок, їх призначення. Правила прокладки ліній електропередач на ізоляторах, в кабельних каналах та лотках, на тросових підвісках, в діелектричних трубах. Перевірка, випробування та передача в експлуатацію змонтованих проводок.
контрольная работа [26,5 K], добавлен 11.05.2011Впорядкованість будови кристалічних твердих тіл і пов'язана з цим анізотропія їх властивостей зумовили широке застосування кристалів в науці і техніці. Квантова теорія твердих тіл. Наближення Ейнштейна і Дебая. Нормальні процеси і процеси перебросу.
курсовая работа [4,3 M], добавлен 04.01.2010Дифузія-поширення речовини в якому-небудь середовищі в напрямку зменшення її концентрації, обумовлене тепловим рухом іонів, атомів, молекул, більших часток. Пояснення причин дифузії законами термодинаміки. Звязок дифузійних процесів зі зміною ентропії.
практическая работа [152,9 K], добавлен 17.10.2008Вивчення законів, на яких ґрунтується молекулярна динаміка. Аналіз властивостей та закономірностей системи багатьох частинок. Огляд основних понять кінетичної теорії рідин. Розрахунок сумарної кінетичної енергії та температури для макроскопічної системи.
реферат [122,5 K], добавлен 27.05.2013Тепловизоры - устройства, предназначенные для наблюдения объектов по их собственному инфракрасному излучению: назначение, обзор развития, классификация (с оптико-механическим и электрическим сканированием), значение в настоящее время и спектр применения.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 20.12.2010Детство и школьные годы. Первое открытие. Эдинбургский университет. Оптико-механические исследования. Занятия электричеством. Первая цветная фотография. Трактат о кольцах Сатурна. Теория вероятностей. Механическая модель Максвелла. Электромагнитные волны.
биография [843,0 K], добавлен 28.01.2003Экспериментальные исследования зависимости коэффициента ослабления МЛИ от энергетических параметров излучения. Лазерная допробойная оптоакустика атмосферы. Методология натурных экспериментов и их результаты. Сравнение модельных расчетов и результатов.
реферат [2,4 M], добавлен 09.07.2009
