Динамика фазовых превращение релаксорных сегнетоэлектриков в спектрах рассеяния света тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

Нд UpjR'î.4 рук.-.iOÍCIi

РОГАЧЕВЛ £катер:ко Aœr.ccas^poeKa РГ 5 ОД

с1'"- f!;i3

ДЖ\МКК4 ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕН!ill РЕЯАТСССРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРККОВ В СПЕКТРАХ РАСГПЯНИЯ СВИТА

(01.04.10 - фи sirca полуаросоднихоз и дю.х кттп.ков?

АВТОР Е Ф Е Р А Т

дисссртрют! на соискание v'seiroä стгп-гкл кжзчдата фкзико-матгмапгкскчу р&уь

Сиша-Псгс.;;о v рг 2000

Работа выполнена в Физико-техническом нзслтауте ем. А.Ф. Иоффе Российской Академии Наук

Научный руководитель -

Оскадаальпыг оппоненты:

кандидат физико-математических наук, старшин научный сотрудник ЯУПШИКОВ Сергей Германович

ведущий научный сотрудник ФП4 ни. А.Ф. Иоффе РАН, доктор физ.-шт. Езух БАЙРАМОЗ Бахыш Хадпл-оглы

Зелущая органюатия —

доцент СПбГУ, доктор физ.-мат. наук КАРПОВ Сергей ВладаЛсврович

Московский институт радиотехники, электроники я аьтомзтакн (МИРЭА)

Зашла состоится" ^ " гоООт.

в час. на заседании дкссертгцно^шго совета К 063.38.16 при Слттст-Летербуртском государственно и техническом университета по адрес)': 195251, Сашсг-Пегсрбург, ул. Политехническая, д.29.

Отзывы з двух экземплярах, заверенные печатью, прданм прненяать по указанному адресу на имя ученого секретаря Совета.

С диссертацией можно ознакомиться в Фундаментальной библиотеке уннзгрснтета.

Автореферат разослан " 6 " л ¿ООО т.

Ученый сегаетарь диссертационного Совета К 063.38.16, кзвдндгт физ.-мат. наук .АПодсвиров

Л :/ ч 2 у я пз.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследование фазовых переходов в частично разупорядоченных кристаллах представляет собой одну из фундаментальных задач физики твердого тела. С одной стороны, такие исследования позволяют получить необходимую информацию о природе конденсированного состояния, с другой стороны, характерные особенности аномального поведения твердых тел в окрестности точки фазового перехода открывают широкие перспективы при практическом их использовании.

Спектроскопия рассеяния света (более точно - комбинационное рассеяние света) сыграла решающую роль в исследовании сегнетоэлектрических фазовых переходов. Концепция «мягкой моды» была развита для изучения динамики кристаллической решетки в сегнетоэлектрических и родственных соединениях. Классическими объектами в этих исследованиях стали кислородно-октаэдрические соединения, такие как, например, модельный сегнетоэлектрик ВаТ1СЬ, родственный кристалл с несегнетоэлектричесими переходами 8гТЮз, и другие соединения со структурой перовскита АВОз. Однако, большая группа родственных перовскитоподобных соединений с двумя разновалентными ионами, расположенными в А или В позициях структуры перовскита АВ03, демонстрирует принципиально иное поведение кристаллической решетки. Широкая частотно-зависимая аномалия диэлектрического отклика (растянутая на 300 градусов в кристаллах РЬ1^1/з№>2/зОз - РМЫ), гигантская величина диэлектрической проницаемости в широком температурном диапазоне и другие особенности дали основание выделить данные соединения в отдельное семейство, получившее название релаксорных сегнетоэлектриков или сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом. Начиная с пионерских работ Г.А.Смоленского и его сотрудников (одна из первых публикаций относится к 1956 г.), таким соединениям посвящено большое количество исследований, выполненных с использованием различных методов. К настоящему времени накоплен большой фактический материал, преимущественно по структуре и микроскопическим свойствам, ставший основой для ряда теоретических моделей, начиная с флуктуации состава, суперпараэлектрнков и кончая моделью сферических средних связей - среднего поля. Эти модели в основном не описывали динамик)' кристаллической решетки релаксоров, будучи посвящены статическим свойствам. В то же время, поиск мягких мод в релаксорных сегнетоэлектриках не увенчался успехом. Более того,

природа возникающего низкотемпературного состояния так и остается непонятой. В связи с этим представляет интерес детальное исследование температурной эволюции колебательного спектра релаксорных сегнетоэлекгриков с помощью комбинационного рассеяния света (КРС) и неупругого рассеяния нейтронов, особенно в низкочастотной части, где предварительные исследования показали существенные изменения. В последние годы ведутся обширные исследования, направленные на детальное изучение как модельных соединений, таких как FbMgißNbmOa, PbSci/2Tai/2Q3, так и новых соединений на их базе. Причем основное внимание привлекают диэлектрические характеристики соединений и их структура. На первый взгляд это неудивительно, если вспомнить, что PbMgißNb2/303, например, не испытывает макроскопических изменений структуры в области размытого фазового перехода в отсутствии приложенного внешнего электрического поля. Однако, результаты ряда исследований позволяют сделать вывод о существовании сложной эволюции фазовых превращений, которые, несомненно, должны сопровождаться характерными изменениями в колебательном спектре. Предшествовавшие исследования продемонстрировали значительные возможности комбинационного рассеяния света для определения пространственной группы сложнокомпонентных перовскитов и в изучении динамических аспектов размытых сегнетоэлектрических фазовых переходов.

Поиск механизма, ответственного за возникающее сегнетоэлектрическое состояние при отсутствии мягких мод в колебательном спектре релаксорных сегнетоэлекгриков, безусловно, с одной стороны, отражает интерес исследователей к проблеме фазовых переходов в частично разупорядоченных кристаллах, с другой стороны, отвечает требованиям промышленности к созданию новых соединений с гигантской электрострикцией.

Целью диссертационной работы явилось изучение температурной эволюции колебательного спектра релаксорных сегнетоэлекгриков с разной степенью и типом разупорядочения на примере соединений PMN, РЬБсшТа^Оз- PST, Na^Bi^TiC^- NBT. Динамика кристаллической решетки менялась при этом от классического «размытого фазового перехода» в PMN, до обычного, сегнетоэлектрического, в упорядоченном PST. Таким образом удавалось компенсировать невозможность создания концентрационных зависимостей целенаправленным изучением влияния разупорядочения на колебательный спектр кристаллов.

Основной целью работы был систематический поиск низкочастотных

возбуждений и специфической динамики кристаллической решетки

релаксорных сегнетоэлектриков в спектрах рассеяния света и нейтронов.

Основные положения, выносимые на защиту, и их новизна.

1. В релаксорном сегнетоэлектрике РЬГ^/зЫЬздОз в спектрах комбинационного рассеяния света первого порядка выделен дополнительный вклад на несмещенной частоте - "центральный пик", описываемый функцией Лоренца

2. Установлено, что температурная зависимость времени релаксации, полученного из параметров центрального пика, отражает сложную динамику' кристаллической решетки PMN: наблюдаются широкая аномалия в области размытого фазового перехода и хорошо определенное резкое изменение в окрестности структурного фазового перехода, реализующегося в окрестности 200 К только при приложенном внешнем электрическом поле

3. Показано, что полученные поляризованные спектры комбинационного рассеяния кристаллов PMN, PST и NBT являются спектрами первого порядка

4. Показано, что в температурных зависимостях параметров и центрального пика и оптических фононов наблюдаются аномалии в области нестабильности кристаллической решетки как, например, в кристаллах PST в окрестности 400 К.

5. Показано, что температурная зависимость центрального пика в кристаллах Nai^Bi^TiOi обусловлена в основном критическим рассеянием свста на развитых флуктуациях двух связанных параметров порядка.

6. Показано, что форма линии комбинационного рассеяния в релаксорных сегнетоэлектриках определяется в основном динамическим вкладом фононов с различных точек зоны Бриллюэна и не зависит впрямую от степени разупорядочения кристалла.

Основные результаты и вывода в работе являются оригинальными. В

работе впервые:

• Проведены детальные исследования низкочастотной области спектров комбинационного рассеяния первого порядка релаксорных сегнетоэлектриков, на основании которых выделена дополнительная составляющая на несмещенной частоте (центральный пик)

• Исследовалась температурная эволюция центрального пика и ее связь со скрытой динамикой фазовых превращений в релаксорных сегнетоэлектриках

• Исследовался динамический вклад фононов с различных точек зоны Бриллюэна в спектры комбинационного рассеяния света релаксорных сегнетоэ лектриков.

• Исследовалось влияние разупорядочения на колебательный спектр релаксорного сегнетоэлектрика PST с помощью неупругого рассеяния нейтронов.

Научно-практическая значимость Проведенные в настоящей работе исследования позволяют существенно изменить сложившиеся представления о динамике решетки в окрестности размытого фазового перехода. Изучение температурных зависимостей времени релаксации "центрального пика", параметров жестких мод позволяет показать существование "скрытой" динамики решетки, реализующейся, например, в виде структурного фазового перехода в PMN при приложенном внешнем электрическом поле и подавленном развитыми флукгуациями в отсутствие приложенного поля. Полученные результаты представляют интерес как для разработки новых материалов с подобными свойствами, так и для понимания природы подобных аномалий в других соединениях. Показана несомненная плодотворность предложенного в работе подхода, когда анализируется колебательный спектр соединения, что является развитием идеологии, предложенной В.Л.Гинзбургом и А.П.Леванюком [1]. Апробация работы Результаты работы докладывались на XIV Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (Иваново, 1995), Первом и Втором Международных семинарах по релаксорным сегнетоэлектрикам (Дубна, 1996, 1998), Четвертой международной конференции по наноструктурным материалам (Стокгольм, Швеция, 1998), Шестом семинаре по сегнетоэлектричеству JCBSF-6 — Япония-СНГ/Балтия (Нода, Япония, 1998), на научных семинарах отдела сегнетоэлектричества ФТИ им. А.Ф.Иоффе РАН. Публикации По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии; содержит у рисунков. Полный объем диссертации /// страниц. Список цитируемой литературы насчитывает /2. У наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, научная и практическая значимость исследований по теме диссертации, сформулированы дели работы и новизна исследований.

Первая глава носит обзорный характер. Приводится рассмотрение результатов теоретико-группового анализа, проведенного для сложнокомпоненгных перовскитов с общими формулами АВ'В"Оз и А'А"ВОз. В достаточно обширной на сегодняшний день литературе по колебательным спектрам указанных соединений можно выделить два основных подхода. Отсутствие мод, активных в рамановских спектрах перовскитов АВОз является отправной точкой подходов, исходящих го разупорядочения или симметрии. Для идеальной структуры перовскита АВОз не существует мод, активных в комбинационном рассеянии первого порядка. С точки зрения подхода, основанного на доминирующей роли разупорядочения, появление некоторых линий в спектрах КРС связывается с потерей трансляционной и инверсионной симметрии вследствие разупорядочения в В подрешетке. В такой системе правила отбора для КРС уже не действуют, и становится возможным появление вкладов в рассеяние как с других точек зоны Бриллюэна, так и от активных в ИК-спектрах мод. Другое возможное объяснение появления спектров КРС основывается на симметрийном подходе. Здесь элементарная ячейка сложнокомпоненгных перовскитов рассматривается как соответствующая структуре эльпасолита (или как его иногда называют, полностью упорядоченного перовскита) и учитывается, что упорядочение ионов В' и В" в соотношении 1:1 приводит к появлению элементарной ячейки с симметрией Fm3m, для которой разрешено появление 4 активных в КРС мод. Авторы [2] считают, что такой подход справедлив и для случая, если сложнокомпонентный перовскит состоит из наноразмерных областей, обладающих симметрией Fm3m, размер которых достаточен для появления КРС. Ряд авторов предполагает, что такой подход позволяет различать различные структуры нанообластей. Для соединений А'^А'^Оз в А подрешетке имеются два разновалентных иона, в спектрах КРС первого порядка станет активным уже другой набор мод.

Анализ работ, посвященных структуре PMN и PST, показывает, что: 1) практически все авторы отмечают существование нанообластей с характерными размерами; 2) предполагается возможность стеклоподобного состояния, хотя кристаллическая структура (а соответственно, и кристаллическая анизатропия), строго говоря, не нарушается; 3) для PMN можно предположить два способа упорядочения ионов в В подрешетке -

1:1 и 1:2, но различные методики дают результаты, подтверждающие либо упорядочение 1:2, либо 1:1.

Также рассматривается проблема центрального пика в кристаллических и некристаллических соединениях Общепринятыми в настоящее время являются представления, что в конденсированных средах можно выделить следующие основные механизмы квазиупругого рассеяния света (центрального пика): флуктуации энтропии, флуктуации плотности фононов, передемпфированные мягкие моды, дефекты и примеси и др. Как правило, в реальных кристаллах реализуется более одного механизма, приводящего к появлению центрального пика, и определить, какой конкретный механизм ответственен за появление центрального пика в рассеянии света, крайне затруднительно. Стоит заметить, что в известных примерах речь идет, как правило, об узком центральном пике (полуширина на полувысоте составляет около 1 см'1), существующем непосредственно в окрестности фазового перехода или в широком диапазоне температур, со слабой температурной зависимостью параметров [1]. Вторая глава посвящена исследованию низкочастотной области спектров КРС РМК Спектры КРС РЬ(М£шМ)2/з)Оз, отличаются присутствием дополнительного вклада в рассеяние на несмещенной частоте (или же центрального пика). Для выделения центрального пика из низкочастотной области спектров необходимо корректно разделить фононные моды и квазиупругое рассеяние света.

FREQUENCY SHIFT (em"1)

Рис. 1 Анализ спектров при 231 К и 77 К. Точками показаны экспериментальные данные, а проходящие через точки сплошные лини и соответствуют проведенной с помощью жестких фононных мод (сплошные кривые), функции Гаусса (для упрощения не приводится на рисунке для 231 К) и дополнительного вклада (штрих-пунктирная линия на рисунке для 231 К).

Жесткие фонониые моды описывались спектральной функцией

я{у)=У, Хо,г:^у-F(v,г), (1.1)

'^-у^+гу

где фактор заселенности /<'(у, Т) - [п( ^ +1] или К(у,Т) = п(у) для стоксовой и анти-стоксовой частей спектра, соответственно, и п(у)~ [ехрОIV/ кТ)- 1/ 1. Четыре параметра (амплитуда , частота моды

у0 , постоянная затухания Г и температура Т) описывают каждый фонон

как затухающий гармонический осциллятор. На рис.1 показаны низкочастотная область спектра КРС кристалла РМЫ при температурах 77 и 231 К. Разделение вкладов представлено в рамках предложенной модели. Хорошо видно, что при 231 К дополнительный вклад на несмещенной частоте присутствует, отсутствуя при 77 К. Выделенный центральный пик описывается функцией Лоренца, которая, в свою очередь, описывает спектральный отклик дебаевского релаксатора, т.е. можно оценить время релаксации как обратную полуширину на полувысоте. Температурная зависимость полученного времени релаксации приведена на рис. 2.

1.8

л

с;

1.6

CJ

ш 1.4

s

F 1.2

о

t« 1.0

3

_J 0.3

ш

ce

0.6

0.4

3 203 300 400 5cq 030 703 temperature (к)

Рис. 2 Температурная зависимость времени релаксации в PMN. Сплошная линия в правой части рисунка представляет результат аппроксимации значений времени релаксации (заполненные точки) процессом туннелирования, шриховая линия, соедияющая полученные значения времени релаксации, призвана визуально выделить полученную зависимость

■

\

s

X

Для проверки полученной зависимости был применен альтернативный способ разделения различных вкладов в спектры комбинационного рассеяния первого порядка, основанный на моделировании температурной эволюции спектров КРС первого порядка. За основу брался спектр при 77 К, в котором отсутствуют дополнительные вклады. Из экспериментального спектра вычитался рассчитанный спектр, и анализировалась получившаяся разница. Выделенный таким образом дополнительный вклад на несмещенной частоте (центральный пик) хорошо описывался функцией Лоренца. Температурные зависимости параметров для обоих случаев хорошо согласуются между собой.

Температурная зависимость времени релаксации, полученной из полуширины центрального пика имеет два хорошо определенных максимума- один широкий при T« 270 К и узкий, в окрестности 200 К. Сопоставление поведения времени релаксации с диэлектрическим откликом PMN показал соответствие аномалий в окрестности 270 К. Узкий максимум при 200 К соответствует аномалии в температурной зависимости диэлектрической проницаемости, возникающей при охлаждении PMN в приложенном электрическом поле, когда реализуется структурный фазовый переход. Эксперименты по Мандельштам-Бриллюэновскому рассеянию света (МБР) в PMN показали [3], что поведение затухания гиперзуковых продольных акустических фононов в обсуждаемом диапазоне температур хорошо коррелирует с поведением центрального пика. Таким образом, в независимых экспериментах по рассеянию света в кристалле PMN в отсутствии внешнего электрического поля проявляется "подавленная " динамика кристаллической решетки. Эти результаты обсуждаются в рамках модели развитых гетерофазных флуктуаций, предложенной А.К.Таганцевым [4].

В третьей гладе подробно исследуется эволюция колебательных спектров PbSci/2Tai/2Q3 при изменении температу ры с помощью комбинационного рассеяния света и неупрутого рассеяния нейтронов Изучалось также влияние разупорядочення на колебательный спектр PST. Исследование спектров КРС проводилось как для упорядоченных, так и для неупорядоченных кристаллов PST. Характер сегнетоэлсктрического фазового перехода в PST менялся от релаксорного в разупорядоченном кристалле к классическому поведению в упорядоченном соединении при отжиге. Построены температурные зависимости частот, интегральной интенсивности и полуширин линий КРС для кристаллов PST. На зависимостях интенсивности наблюдаются аномалии в окрестности 400 К. В литературе отсутствуют упоминания о нестабильности кристаллической решетки PST в указанном диапазоне температур. Исходя из наших

измерений, можно предположить существование особой точки в динамике кристаллической решетки в кристалле PST в окрестности 400 К. Особое внимание обращает на себя поведение A,g моды при эволюции температуры: сложные изменения формы линии КРС отражают вклад фононов с зоны Бриллюэна, проявление которых связано с динамическими процессами.

Temperature, К Рис.3 Зависимость времени релаксации, выделенная из параметров центрального пика для разупорядоченного PST (а) и упорядоченного PST (б). Заполненные квадраты соответствуют значениям времени релаксации, полученным из экспериментальных спектров, соединение сплошным линиями приведено только для облегчения восприятия характера зависимости. Центральный пик в низкочастотной области спектров КРС (рис.3) упорядоченного и разупорядоченного PST выделялся в рамках подхода, основанного на приближении жестких мод, показавшего себя успешным при исследовании низкочастотных спектров PMN. Как и в случае PMN, дополнительный вклад на несмещенной частоте, или ценгратьный пик, удалось описать функцией Лоренца и таким образом получить зависимость от температуры времен релаксации (рис. 3). На зависимости, полученной для разупорядоченного PST, отчетливо выделяются аномалии в окрестности 400 К и 600 К. Для упорядоченного PST также наблюдается аномалия в окрестности 400 К, но аномалия в окрестности 600 К не столь сильна. Обе аномалии коррелируют с особенностями температурной зависимости интенсивности низкочастотной F2g моды, полученной для

спектров недиагональной поляризации. Таким образом, поведение как центрального пика, так и оптических фононов отражает нестабильность кристаллической решетки.

Проводился анализ дополнительных вкладов в спектрах комбинационного рассеяния РЬБсшТа^Оз, основанный на предположении о нарушении правила д = о • Это означает, что по какой-то причине наблюдаемое рассеяние происходит не только из центра зоны Бриллюэна, но также и из других точек зоны Бриллюэна. Малость нанообластей, в принципе, может являться фактором, нарушающим правила отбора. Действительно, в идеальном кристалле только фононы в центре зоны Бриллюэна (с Ц а 0) могут участвовать в комбинационное рассеянии в силу необходимости соблюдения закона сохранения импульса в кристалле. В неидеальном кристалле фононы могут быть пространственно ограничены. Тогда, в соответствии с соотношением неопределенности, появляется неопределенность по импульсу, и фононы с р 0 могут давать вклад в рамановский сигнал. Т.к. такие области очень малы, вклад в сигнал может давать рассеяние практически со всей зоны Бриллюэна. Описание изменения частоты сдвига и формы линий, вызванных рассеянием с достаточно малых областей, проводилось на основе модели пространственной корреляции или пространственной локализации фононов [5]. В настоящей работе обсуждаются особенности ее применения в случае релаксорных сснетоэлектиков.

Форма линии в спектре комбинационного рассеяния света записывается для случая пространственной локализации фонона в сфере диаметром Ь , при учете гауссовой локализации как

Здесь CO\q) ~ дисперсия фононов, Г0 - предполагаемая ширина линии в

случае «идеального и бесконечного» кристалла, соответствующего исследуемому образцу. Расчеты, проведенные для спектров комбинационного рассеяния упорядоченного и разупорядоченюго PST в интервале температур 290 - 750 К и для PMN для температур 400 - 600 К показали, что размер нанообластей оценивается как 4 постоянных решетки для разупорядоченного PST и PMN и 5 постоянных решетки для упорядоченного PST. Учитывая, что постоянная решетки этих соединений

(2)

о

примерно 4 Ä, размер областей оценивается как 16 Ä и 20 Ä соответственно; эти результаты согласуются с величинами, полученными, например, в экспериментах по электронной микроскопии [б]. В настоящей работе исследовалось влияние степени упорядочения на колебательные спектры PST методом неупругого рассеяния нейтронов. Исследовались порошковые образцы разупорядоченного и упорядоченного (s = 0.85) PST при температурах 77 К - 320 К с помощью спектрометра обратной геометрии КДСОГ-М расположенного на реакторе ИБР-2 Лаборатории Нейтронной Физики ОИЯИ (Дубна).

Степень упорядочения слабо влияет на зависимость обобщенной плотности состояний: Разница между кривыми находится в пределах экспериментальной ошибки, составляющей приблизительно 2% при 320 К. Предположение о том, что появление дополнительных вкладов объясняется рассеянием с отличных от Г точки точек зоны Бриллюэна, подтверждается отсутствием различий в зависимостями обобщенной функции плотности состояний (G(E)). Для образцов с разной степенью упорядочения вид этой функции одинаков, в то время как в спектрах КРС PST проявляется влияние разупорядочения.

1.0

0.8

Z3

4

" 0.4 ш о

0.2 00

2 4 6 8 10 12 14 Energy transfer, meV Рис. 4 Обобщенная плотность колебательных состояний упорядоченного (черные точки) и разупорядоченного (незаполненные квадраты) релаксорного сегнетоэлектрика PST при комнатной температуре.

Для исследуемых образцов PST с понижением температуры функция G(E) претерпевает изменения в низкочастотной области. Заметно, что в области

энергий 6-10 мэВ происходит значительное изменение в плотности состояний разупорядоченного PST. Изменения в области 2-6 мэВ и 10 -14 мэВ не столь значительны и находятся пределах погрешности эксперимента. Такое поведение аналогично поведению плотности состояний PMN, основные изменения в которой в области температур 50 -290 К происходят в области 5-10 мэВ [7]. Также заметно, что для упорядоченного образца основные изменения наблюдаются в области энергий 6 - 7.5 мэВ. Таким образом, чем выше степень разупорядочения, тем шире область энергий, в которой изменяется с температурой обобщенная плотность состояний.

Четвертая глава посвящена исследованию низкочастотной части спектров комбинационного рассеяния в кристаллах Na^Bii^TiOs (NBT). Впервые в спектрах КРС NBT корректно выделен центральный пик (рис.5). Широкая центральная компонента присутствует в спектрах в широком интервале температур (400 К - 850 К), и отражает поведение релаксационной моды, максимум интенсивности которой приходится на область между переходами Тс]~820 К и Тс2~593 К. Эти особые точки обнаружении^ в экспериментах по рассеянию нейтронов, в результате которых была предложена следующая последовательности фазовых переходов в NBT: кубичсская-тетрагональная-тригональная фазы [8]. Полученные нами данные не подтверждают наличия ярко выраженной последовательности выделенных фазовых переходов. Ситуация здесь более сложная. Поведение центрального пика в NBT (как и в случае с PMN) хорошо коррелирует с поведением затухания гиперзвуковых продольных акустической фононов. По-видимому, такая динамика решетки определяется критическими флуктуациями двух связанных параметров порядка [4] на линии, соединяющей точки R и М зоны Бриллюэна.

Особое внимание привлекает низкочастотная мода, которая хорошо заметна на спектрах КРС ниже комнатной температуры. Эта мода, очевидно, смягчается при повышении температуры. Однако, практически невозможно проследить изменение частоты сдвига моды при температурах выше комнатной. Она становится плечом в низкочастотной области спектра и сливается с возрастающим крылом Рэлея. Была предпринята попытка рассмотреть эту моду как мягкую, т.е. подчиняющуюся закону (äv)2 ос (г0-г). Экстраполяция зависимости (дv)2(г) в области высоких температур дает Т0 ~510 К, что близко к Тс3. Вероятно, начальная

стадия фазового перехода определяется нестабильностью решетки. В этом отношении наши данные соответствуют данным исследования рассеяния нейтронов, где была обнаружена мягкая мода на границе зоны Бриллюэна,

причем также далеко от области фазового перехода в кубическую фазу [8]. В окрестности фазового перехода из кубической в тетрагональную фазу мода становится передемпфированной, поэтому для обнаружения действительного смягчения требуется исследование интегральной интенсивности рассеяния. Известно, что анализ интегральной интенсивности рассеяния света вблизи фазового перехода является эффективным методом, однако, суперпозиция различных вкладов в низкочастотную часть спектра делает практически невозможным такой анализ для №ЗТ.

Рис. 5 Дополнительное рассеяние на несмещенной частоте, выделенное из низкочастотных областей спектров КРС в КВТ.

В NBT обнаружена необычная опалесценция, влияющая на интенсивность спектров КРС. Возможно, имеется связь между этим явлением и присутствием сегнетоэлектрических областей. Линии в спектрах КРС весьма широкие (например, полуширина на полувысоте лини с частотой сдвига 279 см"1 составляет 130 см"1), можно предположить, что уширение происходит благодаря малости объемов тригональной сегнетоэлектрической фазы.

Показано, что как и в случае релаксорных сегнетоэлектриков PiMN и PST, спектры КРС NBT можно рассматривать гак спектры первого порядка. Тщательный анализ спектров КРС, полученных в интервале температур от

350 К до 850 К, позволил выявить присутствие в спектрах дополнительных вкладов, поведение которых зависит от температуры и свидетельствует о возрастающем подавлении колебательных мод при повышении температуры, причем этот процесс начинается задолго до области переходов.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы. В более широком аспекте основные результаты рассматриваются и в начале автореферата в пункте «Основные положения, выносимые на защиту, и их новизна».

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Пушников С.Г., Рогачева Е.А., Синий И.Г. Аномальное поведение низкочастотных спектров рассеяния света в области размытого фазового переходаII Тезисы XIV Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков Иваново. 1995, С.39

2. Е.А. Rogacheva. Anomalous behaviour of low-frequency light scattering in relaxor ferrolectrics - Fourth Summer School on Neutron Scattering, Students abstracts, p.ll, September 12-21, Oxford, 1995

3. I.G.Siny, R.S.Katiyar, E.Husson, S.G.Lushnikov, and EARogacheva, "Broad central peak in light scattering from relaxor ferroelectrics PMN and NBT." Bull. Am. Phys. Soc. 41, 720 (1996)

4. EARogacheva, S.G.Lushnikov, E.Husson and I.G.Siny, Central peak in light scattering as an evidence of special dynamics in relaxors -International Seminar on Relaxor Ferroelectrics, Dubna, May 21-23, 1996, Abstracts, p.64

5. .I.G.Siny, S.G.Lushnikov, R.S.Katiyar, and EARogacheva, Central peak in light scattering from the relaxor ferroelectric PbMg!/3Nb2/303. Phys. Rev. В 56 (3), 7962-7966 (1997)

6. Е.А. Rogacheva, S.G. Lushnikov, I.G. Siny, R.S. Katyar, Transition dynamics in nanoordered relaxor ferroelectrics, in Book of Abstracts of the Fourth International Conference on Nanostructured Materials, Stockholm, June 14 - 19, p.574 (1998)

7. S.G. Lushnikov, E.A. Rogacheva, and I.G. Siny, Central peak in relaxor ferroelectric PbSci.^Tai/aO^ Sixth Japan-CIS/Baltic Symposium on Ferroelectricity, Noda, Japan, March 22 - 25, 1998, p.57

8. S.G. Lushnikov, E.A. Rogacheva, I.G. Siny, and R.S. Katiyar, Central peak and transition dynamics in the relaxor ferroelectrics, The Second

International Seminar on Relaxor Ferroelectries, Dubna, Russia, June 23 -26, 1998, p. 120

9. E.A. Rogacheva, S.G. Lushnikov, I.G. Siny, R.S, Katyar, Transition dynamics in nanoordered relaxor ferroelectrics, Nanostructured Materials (1999) в печати

Список цитируемой литературы

1. Рассеяние света вблизи точек фазовых переходов. М. Наука. 1990. 336 с.

2. I.G. Siny, R. Tao, R.S. Katiyar, R. Guo, and A.S. Bhalla, J.Phys.Chem. Solids, 59 (2), 181-195(1998)

3. С.Г. Лушников, И.Г. Синий, Кристаллография 39 (4)6 745 (1994)

4. F.Chu, N. Setter, and AK.Tagantsev, J.Appl.Phys. 74 (8), 5129-5134 (1993)

5. J.W. Ager III, D.K. Veirs, and G.M. Rosenblatt Phys.Rev.B 43 (8), 64916499 (1991)

6. E. Prouzet, E.Husson, N. de Mathan, and A. Morell, J.Phys.Cond.Matter 5, 4889-4902 (1993)

7. S.G. Lushnikov, S.N. Gvasaliya, I.G. Siny, Phvsica B: Cond. Matter 263-264,286-289(1999)

8. С.Б. Вахрушев, Б.Е. Квятковский, P.C. Малышева, H.M. Окунева, Е.Л. Плаченова, П.П. Сьфников, Кристаллография 34. 154 (1989)