Акустические свойства ряда ферроиков класса сульфатов в области структурных фазовых переходов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННА УНИВЕРСИТЕТ

зв:гззгаахягзазаявззапзх£=в£ззззззззжззз%ззяззз

На правах рукописи РАДЖАБОВ Али Каракатович

АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА РЯДА «ЕРРОИКОВ КЛАССА СУЛЬФАТОВ В ОБЛАСТИ СТРУКТУРНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ч

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 1993

«"^ ' . С)

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте физики Санкт-Петербургского государственного университета.

НаучныР руководитель: доктор физико-математических наук, профессбр ЧАРНАЯ Е.В.

Офищальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор БУРСИАН Э.В.; доктор физико-математических наук, старший научный сотр. КОРЖЕНЕВСКИЙ А.Л.

Ведущая организация - Физико-технический институт им.А.Ф.Иоффе РАН

г~

Замита диссертации состоится " 2 " Эг/^ал ^>^1993 г. в /7 — час. на заседании специализирсзанногс совета Д 063.57.32 по защите диссертаций на соискание ученой степени доктора наук при Санкт-Петербургском государственном университете по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., 7/9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СП.бГУ.

Г

Автореферат разослан "¿о " р^У«-**0 рА 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор физ.-мат. наук, профессор

СОЛОВЬЕВ В.А.

ОНЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Исследование физических свойств кристаллов в области структурных фазовых переходов представляет собой одну из центральных задач современной физики твердого тела. Особую важность имеют соединения, в которых фазовый переход сопровождается изменением точечной симметрии, вследствие чего кристалл спонтанно приобретает новое свойство, характеризуемое макроскопической переменной. Такой класс кристаллов получил название ферроиков. Представителями этого класса явля- " ются, в частности, сегнетоэлектрики и сегнетоэластики. В них в результате перехода появляются, соответственно, спонтанные поляризация и деформация. Существенной особенностью ферроиков является сильное возрастание вблизи фазового перехода восприимчивости по отношению к внешним воздействиям, сопряженным с макроскопическим параметром порядка. Для сегнетоэлектриков таким внешним воздействием является электрическое поле, для сег-нето-ластиков - механическое напряжение. Чувствительность фер-' ройков к внешним управляющим полям делает их перспективным материалом для микроэлектроники, адаптивной оптики и других областей современного приборостроения и техники. С другой стороны, в фундаментальном плане исследование аномалий свойств ферроиков при структурных превращениях необходимо для более глубокого понимания физики фазовых переходов, неупорядоченных состоянии и т.п. Кроме того, большое внимание в настоящее время уделяется проблемам перехода в несоразмерное состояние, которое в ряде случаев является промежуточным между симметричной фазой и упорядоченным состоянием, характеризуемым макроскопическим параметром порядка.

Как правило, изменение точечной симметрии кристаллической решетки при структурном фазовом переходе сопровождается изменением акустических параметров: скорости и поглощения ультразвука. Таким образом, изучение акустических характеристик ферроиков позволяет получать информацию о природе перехода, коэффициентах для различных нелинейных взаимодействий, судить о применимости тех итш иных феноменологических моделей и т.п. Дополнительно, акустические методы дают возможность изучать динамические характеристики фазового перехода, в частности, измерят*

величину кинетического коэффициента, определяющего скорость релаксации параметра порядка. При этом характер критических акустических аномалий определяется типом фазового перехода, симметрией исходной и упорядоченной фаз, связью первичного параметра порядка с деформациями в акустической волне. Наиболее значительно изменяются акустические свойства у ферроиков, относящихся к собственным илл псевдособственным сегкетоэласти-кам, для которых при фазовом переходе скорость звуковой волны с деформацией, соответствующей спонтанной деформации, из теоретических рассмотрений должна стремиться к нулевой величине.

Необычное поведение акустических параметров возможно в области температур около так называемого iock-in перехода -фазового перехода из несоразмерной в соразмерную фазу. При это и из-за пиннинга дефектами волны модуляции в ряде кристаллов проявляется температурный гистерезис скорости звука для данного типа фазового перехода.

Кроме свойств ферроиков, задаваемых идеальной кристаллической решеткой, акустические методы позволяют изучать влияние различного рода дефектов, что непосредственно связано с задачей разработки материалов с заранее заданными свойствами и направленного изменения технических параметров сред.

В качестве объектов исследования в настоящей работе выбраны номинально чистые кристаллы LiCsSO^ , LiKSO^, K4LLH, (soД и (Щ СНг COOH)z H£SOA (TTC).

Кристаллы LLCsSOj представляют собой сегнетоэластик с псевдособственным сегнетоэластическим фазовым переходом второго рода при температуре около 202 К. Методом мандельштам-брил-люэновского рассеяния в этих кристаллах при фазовом переходе зарегистрировано смягчение упругого модуля, соответствующего волне, распространяющейся вдоль оси X с поляризацией вдоль оси У . Однако из-за сильного рассеяния ультразвуковых волн на сегнетоэластической доменной структуре акустические исследования в ¿¿CsSQ, проводились только при температурах выше точки Кюри Тс.

Кристаллы LLKSO4 обладают уни"альным набором фазовых переходов как при низких, так и при высоких температурах общ^м количеством до десяти. Ниже комнатной температуры LLKSD\ ко-

3.

жет находиться в сзгнетоэластическом состоянии. При высоких температурах хорошо идентифицированы два фазовых перехода: в области 710 и 940 К, которые с точки зрения ионной подвижности трактуются как переходы типа порядок - неполный беспорядок и неполный беспорядок - беспорядок соответственно. Симметрия и свойства промежуточной фазы полностью не определены. Согласно ряду работ, кристалл LLKSOj, при температуре около 710 К переходиг в сегнетоэластическую фазу. Имеются данные о сущест-говании выше 710 К модулированной соразмерной фазы с последующим фазовым переходом в несоразмерное состояние. Установлено также, что свойства LiKSC\ , в том числе значения температур фазовых переходоь и само их проявление, существенно зависят от примесного состава, условий выращивания и тепловой предыстории. Акустические исследования в высокотемпературной области ранее не проводились, за исключением изучения акустоионного взаимодействия примесного происхождения.

Кристаллы ,(^L!HS синтезированы сравнительно не-

давно. Они изоструктурны кристаллам Rb4LiHs(S0A) , испытывающим фазовый переход в сегнетоэластическое. состояние. По ряду данных, в KqLí Hs (SOj)^ имеется структурная перестройка, связанная с водородными связями, г.ри температуре около ПО К. Кроме того, на основе теплофизических методов было предположено существование нескольких фазовых переходов в высокотемпературной области, до настоящего времени не подтвержденное други-m экспериментальными работами. Акустические исследования кристаллов Ht4iiHs (SO./)^ выше комнатной температуры ранее не проводил и пь.

Кристалл ГГС относится к числу наиболее изученных сегнето-электркческих материалов и широко используется на практике в качестве пироэлектрика. Кристалл испытывает сегнетоэлектричес-kkí* фазовы;1 переход второго рода типа порядок - беспорядок при температуре около 322 К. До настоящего времени считалось, что скорость релаксации параметра порядка в ТГС обладает частотной зязисикостпю, как было выявлено из сопоставления данных ультразвуку ьых измерений в диапазоне нескольких десятков мегагерц и измерен^ методом манделы'там-бриллпэновского рассеяния в гигагериегом диапазоне. При этом природа частотоэазисимоГ: ре-

лаксации в TTC оставалась неясной.

Целью диссертационной работы являлось исследование аномалий акустических свойств в кристаллах ферроиков для выявления фазовых переходов и анализа их природы, изучение кинетики параметра порядка, решение вопроса о существовании несоразмерной фазы, изучение возможности применения ультразвуковых методов в случае собственных или псевдособственных сегнетоэласти-ческих переходов.

Дня достижения указанной цели в работе были поставлены задачи модернизации установок для акустооптического и импульс-но-фазового методов измерения скорости и поглощения звука в соответствии с конкретными температурными режимами эксперимента, проведения измерений температурных и частотных зависимостей акустических параметров, интерпретации полученных данных с привлечением существующих теоретических моделей фазовых переходов.

В качестве экспериментальных методов использовалась акус-тооптическая методика, основанная на дифракции Брэгга света на ультразвуке и позволявшая проводить измерения в диапазоне частот от 80 до 1000 МГц в интервале температур от комнатной до 350 К с точностью термостабилизирования 0,02 К, и несколько вариантов традиционной импульсной акустической методики на прохождение для частот от 4 до 50 МГц в диапазоне температур от 150 до 1000 К.

Научная новизна. В диссертационной работе впервые были измерены скорость и затухание ультразвуковых волн при псевдособственном сегнетоэластическом фазовом переходе в LiCsSO\ .

Впервые наблюдались температурные гистерезисы скорости звука при высокотемпературных фазовых переходах в кристаллах Z.ÏKS, характер которых позволил связать их с существованием несоразмерной фазы.

Впервые получены данные об акустических свойствах в высокотемпературной области для кристалла KilLiHz(S0A)4l

Впервые исследована частотная зависимость поглощения звука в области сегнетоэлектрического фазового перехода в кристалле ТГС, что позволило выявить отсутствие установленной ранее частотной зависимости скорости релаксации параметра порядка в этом кристалле.

Практическая ценность диссертационной работы связана с изучением важных свойств широко используемого кристалла TTC и других перспективных материалов для современного приборостроения, а также с расширением области применения акустических методов для изучения сегнетоэластических материалов в области фазовых переходов.

Основные положения» выносимые на защиту.

1. В кристалле LLCsSO^ скорость поперечной акустической волны, распространяющейся вдоль оси X с поляризацией по оси У при псевдособственнсм сегнетоэластическом фазовом переходе, уменьшается более чем в шесть раз. В частотном диапазоне от нескольких мегагерц до десятка гигагерц отсутствует дисперсия упругих свойств.

2. В кристалле ИМ&04 для ряда вьщеленных направлений распространения и поляризации ультразвуковых волн имеет место температурный гистерезис скорости в области высокотемпературных фазовых переходов. Характер петель гистерезиса свидетельствует о наличии несоразмерной фазы в LiHSO^ в высокотемпературной области. Акустические свойства кристалла в сильной степени зависят от конкретного образца для промежуточной высокотемпературной фазы.

3. Упругие модули в кристалле К^ LLHi (SO/,)^ линейно уменьшаются с ростом температуры. В высокотемпературной области этот кристалл не претерпевает структурных фазовых переходов.

4. В кристалле TTC отсутствует частотная зависимость вре-j/зни релаксации параметра порядка, установленная ранее по данным ультразвуковой спектроскопии и манделыптам-бриллюэновского рассеяния. Наблюдавшееся замедление скорости релаксации для частот мегагерцевого диапазона обусловлено дефектный размытием фазового перехода.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на ХУ Всесоюзной конференции по акустоэлек-тронике и Физической акустике твердого тела (Ленинград, 1991), П семинаре по сегнетоэлектричеству стран СНГ - США (С.-Петербург, 1992), выездной сессии секции совета РАН по проблеме "Акустика" (Сыктывкар, 1993), УШ Меладународном совещании по сегнетоэлектричеству ( Gaith^rbun^, США , 1993), на семинарах отдела Ш РАН (С.-Петербург, 1993) и отдела ШШ СПбГУ.

6.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 работ, приведенных в конце автореферата.

Структура и объем работы. Диссертация состоит 13 введения, пя^и глав, заключения и списка цитированной литературы из 104 наименований; содержит III стр. машинописного текста, включая 28 рисунков и 3 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и г эжность темы диссертационной работы, а также выбор образцов для исследования, кратко сформулированы цель работы и положения, выносимые на защиту, характеризуется научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первой главе рассмотрены экспериментальные акустоопти-ческий и импульсный методы измерений скорости и затухания ьву-ка. Акустооптический мех'од измерения абсолютных значений коэффициента затухания и скорости акустических волн основывается на том, что при дифракции Брэгга света на ультразвуке интенсивность дифрагированного светового пучка и угол дифракции зависят от амплитуды и скорости акустической волны. Таким образом, при сканировании светового луча вдоль направления распространения звука можно измерять изменение амплитуды звука вследствие его затухания, что позволяет рассчитать величину коэффициента оат/хания, а по измерениям угла Брэгга - определять скорость звука.

Импульсно-фазовый метод определения скорости звука позволяет по измерениям частот компенсации интерферирующих акусти-ческиг импульсов в образце рассчитывать абсолютные юш относительные значения скорости. Рассмотрен один из вариантов импуль-сно-фазового метода - метод наложения импульсов Мак-Скимина -и применявшиеся в работе ег модификации. Данный метод позволяет так...е измерять температурные зависимости относительного коэффициента затухания звука по изменению амплитуды прошедшего через образец акустического импульса.

Наря,^ с теоретическими о совами используемых методов, кратко описаны рабочие экспериментальные установки, особенное-

ти измерений в различных температурных диапазонах и проанали-зироганы возможные ошибки измерений регистрируемых параметров ультразвука.

Во второй главе диссертации приводятся результаты исследований акустических свойств кристалла LLCsSO4 в температурной области 190-295 К, включающей псевдособственный сегнетс-эластический фазовый переход при Т 202 К. На основе литературных дгнных кратко обсуждаются структура и некоторые физические свойства этого кристалла.

Исследованные в работе образцы вымащивались из водных растворов при температуре Я15 К. В режимах нагрела и охлаждения импульсным методом, позволяющим проводить измерения в сильно поглощающих средах, изучены температурные зависимости скоростей и коэффициентов поглощения акустических волн, распространяющихся вдоль ряда направлений в LiCsSQt, . Измррения выявили сильное смягчение компоненты соа тензора модулей упругости и резкое возрастание затухания соответствующей акустической моды колебаний при приближении к Тс (рисЛ).

"Ы)

Рис.1. Температурные зависимости упругой постоянной сйй и относительного коэффициента затухания д в кристалле ¿.г.Се. 1,3 - режим охлаждения; 2,4 - режим нагрева. Сплошной линией показана расчетная зависимость для с6а .

При дальнейшем понижении температуры затухание звука возрастает столь сильно, что измерения ниже 190 К становятся невозможными.

Продольные волны, распространяющиеся в направлениях [100] , [101] и [011] ромбической фазы кристалла, испытывают слабые изменения скорости и относительно небольшое возрастание затухания звука в области Т^ в соответствии со слабым взаимодействием параметра порядка с деформациями для этих волн.

Применение ультразвуковой методики, обладающей большей точностью по сравнению с методом мандельштам-брлллюэновского рассеяния, позволило выявить ряд ранее m отмеченных аномалий скорости. '

В рамках феноменологической теории фазовых переходов Ландау проведен анализ полученных результатов. Из разложения термодинамического потенциала Ф для псевдособстченного сегнето-эластического перехода, волнового уравнения и уравнения релаксации параметра порядка получены общие выражения для изменения модулей упругости и поглощения звука вблизи фазового перехода. В то же время сравнение результатов работы с данными по ман-дельштач-бриллтоэновскому рассеянию вблизи Тс обнаруживает отсутствие дисперсии скорости акустических волн с направлением распространения вдоль оси X и поляризацией вдоль оси У в частотном интервале от единиц МГц до десятка ГГц, что дает возможность для теоретического анализа температурных зависимостей пользоваться низкочастотными выражениями для с66 ниже и выше Тс. Полученная в низко,тастотном приближении теоретически температурная зависимость с66 показана на рисЛ сплошной линией. Как следует из сравнения теории с экспериментом, использованная юдель является адекватной. Найденная при теоретическом анализе экспериментальных результатов разница температур фазового перехода свободного и зажатого кристалла дТ= TQ - TQ = = 14,7 К указывает на достаточно сильную связь между параметром порядка п и деформацией £ку , Отсутствие дисперсии позволило оценить максимально возможное значение времени релаксации параметра порядка е- э Г/Во., где а = а0 (Т~Т0) - удвоенный коэффициент при квадрате параметра порядка у в разложении термодинамического потенциала Ф и Г - кинетический коэффициент

в уравнении Ландау. Используя минимальное значение с66 , получаем: ъ0 = l(Т-Т0) = Г/2а0< 6.I0-12 с.К. С учетом полученной оценки для Z0 легко показать, что для температурного интервала выше Тс, при котором о)?:«. I, на частоте ультразвука ~5 МГц релаксационное поглощение в области фазового перехода составляет малую долю наблюдаемого затухания.

Слабые аномалии вблизи Тс в скоростях i< коэффициентах затухания для других акустических волн не могут быть интерпретированы в рамках теории Ландау и объясняются "подмешиванием" доли смягчающегося годуля ctf6 вследствие неидеальности ориентации образцов, а также присутствием дислокаций. Результатом данных исследований является также демонстрация возможности проведения ультразвуковых измерений в области чистых сегнето-эластических переходов.

В третьей главе представлены результаты изучения акустических свойств кристалла LI И SO/, в области температур 290 -930 К, включающей температурный интервал выше 710 К, где структура и свойства кристалла однозначно не определены.

Образцы для исследований вырезались из различных монокристаллов LLKSOj, , выращенных из водных растворов. Импульсными методами на частотах 7 и 45 МГц измерены зависимости относительных скоростей и коэффициентов затухания для всех типов волн, распространяющихся вдсль кристаллографических осей гексагональной симметрии, к которой относится LLHS0^ при комнатной температуре.

Скорости всех типов акустических волн линейно уменьшались с ростом температуры примерно до 550 К. Для продольных волн зафиксировано аномальное изменение скорости при температуре около TC~7IJ К. Значительное уменьшение скорости волн происходило приблизительно до температуры Tc¿ а 745 К. Выше Tc¿ вновь наблюдалась слабая температурная зависимость скоростей продольных волн, с последующим аномальным изменением при приближении к температуре 7¿ - 945 К. Сильные изменения скорости не сопровождались четко выра...енныкк пиками поглощения звука.

Аномалии скорости и затухания поперечных ультразвуковых .юлн были сдвинуты в высокотемпературную область ближе к Tc¿ и, за исключением волны, распространяющейся вдоль оси X с поля-

риэацией по оси У , проявлялись в форме скачкообразного уменьшения скорости и увеличения поглощения звука в уэ"ом температурном интервале.

Рассмотрены два варианта интерпретации изложенных выше результатов: при условии, что в ИКйО* осуществглется несобственный сегнртоэластический переход, и в случае перехода в суперионное состояние с модулированной несоразмерной структурой.

Так как измерения на продольных и поперечных волнах велись с образцами, вырезанными из различных монокристаллов

, то предположено, что сдвиг температур аномалий акустических параметров обусловлен индивидуальными свойствами конкретных образцов, что согласуется с литературными данными о свойствах ИК&Оц .

По температурным измерениям для всех типов волн определены температурные коэффициенты скорости, а по измерениям абсолютных скоростей при комнатной температуре рассчитеч ряд упруг-гих модулей.

При исследованиях ИКЗО^ в режимах нагрев - охлаждение для продольной волны, распространяющейся вдоль оси У , а также для поперечных волн с направлениями распространения по осям X и У и с поляризациями по осям У :: X соответственно в области высокотемпературных фазовых переходов было обнаружено аномальное гистерезисное поведение скорости звука, не сопровождающееся, од"ако, адекватными аномалиями соответствующих коэффициентов поглощения. Слабый сдвиг температуры пика поглощения при охлаждении, относительно нагрева, зафиксирован лишь для волны, распространяющейся вдоль оси У с поляризацией по оси X. На рис.2 в качестве примера показан гистерезис скорости звука для поперечной волны с направлением распространения вдоль оси X и направлением поляризации го оси У .

С учетом того, что петли обнаруженных гистерезисных явлений аналогичны по характеру петлям при гистерезисах диэлектрической проницаемости или скорости звука вблизи воск-т перехода в сегнетоэлектриках, а также прин :мая во внимание, что анизотропия температурного гист .резиса в определенно!* степени коррелирует с теоретическими предсказаниями, особенности гистерезиса скорости были связаны с существованием в !ЛК50А модули-

рованной несоразмерной структуры Дня ряда исследованных образцов гистереяисных явлений для продольной волны обнаружено не было. Учитывая сильную индивидуальность свойств ИНвО^ , сделано предположение, что характер и само наличие несоразмерной фа'и также может являться индивидуальной особенностью кристаллов, что находится в согласии с гротиворечивыми рентгеновскими данными по структуре высокотемператуг той фазы в ИНвО^, .

О

Рис.2. Температурная зависимость относительного изменения скорости поперечной ультразвуковой волны, распространяющейся вдпь оси X с поляризацией по оси У в кристалле ИКвО^ . I - нагрев; 2 - охлаждение.

В четвертой главе приведены результаты исследований высокотемпературных акустических свойств кристалла Я4 ИН3 (Щ)*, ( К£.ЯБ ), принадлежащего новому семейству соединений с общей формулой Ме^и Н3 (АОц, где Ме = К , /?/» , а А = б, бе .

Исследованные кристаллы выращивались из водных растворов при постоянной температуре 310 К. С целью расчета упругих модулей, температурных коэффициентов скорости и проверки имевшегося в литературе предположения о наличии высокотемпературных фазовых переходов в КСНБ в диапазоне температур 290-470 К, импульсно-фазовым методом были произведены измерения температурных зависимостей скоростей и коэффициентов поглощения продольных и поперечных ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль кристаллографических осей НСНЭ , который при комнатноГ температуре является тетрагональным. Кроме того, акустоопти-

ческиы методом при температуре 290 К исслецовалась частотная зависимость коэффициента поглощения продольных упругих волн.

Обнаружено, что во всей исследованной области скорости всех типов волн линейно уменьшаются с ростом температуры, коэффициенты поглощения при этом незначительно возрастают. Никаких аномалий скорости и поглощения звука не обнаружено, что свидетельствует об отсутствии структурных фазовых переходов в данном диапазоне температур.

По данным измерений скорости звука рассчитаны значения температурных коэффициентов скорости для всех типов волн; вычислены 1-1 одул и упругости. Результаты измерений позволили оценить максимальную величину пьезоэффекта в ШНв , коррелирующего с другими данными, и сделать предположение о точечной симметрии кристалла.

Коэффициент поглощения звука ос для продольных мод колебаний зависел от частоты $ по квадратичному закону в соответствии с механизмом Ахиезера, что дало возможность рассчитать отношение .

Слабая температурная зависимость поглощения звука и квадратичный характер частотной зависимости при комнатной температуре свидетельствуют об отсутствии существенной ионной подвижности.

В пятой главе диссертации приводятся результаты проверки считавшейся установленной частотной зависимости скорости релаксации параметра порядка в кристалле ТГС.

В рамках теории Ландау - Халатнлкова рассмотрены основные закономерности температурного поведения поглощения и скорости ультразвука для сегнетоэлектриков типа ТГС, имеющих в парафаяе центр симметрии, и выьедены основные выражен!'.«:, связывающие коэффициент поглощения ос , скорость звука т? к зремя релаксации Т параметра порядка ^ в области сегнетоолектрического перехода второго рода.

В работе производились измерения величины ъо методом дифракции Брэгга света на ультразвуке и импульсным методом в частотном диапазоне 17-670 МГц. Номинально чисть:? кристалл ТГС был выращен в парафазе из раствора. Измерения производились в интервале температур 315-330 К в режимах медленного нагрева и

охлаждения (квазистатический режим). В сегнетоэлектрической фазе при выполнении условия сот« I увеличение коэффициента поглощения звука определяется релаксационным выражением

п Те-Т

Таким образом, в области температур, удовлетворяющих условию график зависимости л<Хп от (Тс-Т)'1

Тс-Т » ùjz0

является пря-

мой, по углу наклона которой к оси абсцисс рассчитывалось ъд (рис.3). Результаты расчета т0 показали отсутствие частотной зависимости скорости релаксации, при этом среднее значение

Т0 = (5,5+1,0).10 с.К близко к значению, полученному методом рассеяния Мандельштама - Бриллгаэна.

o.s . ¡.в

Рис.3. Зависимость коэффициента поглощения oizz от (Тс - Т) з кристалле TTC для частот ультразвука $ - 159 МГц (I), 294,5 МГц (2) и 466 МГц (3).

-г

Для объяснения завышенных значений , полученных в ряде работ ультразЕуковыУИ .'/етодами, выдвинуто предположение о влияник чесозершенстэа структуры реальных образцов на процессы релаксации параметра порядка в ТГС.-Для кровгрхк данно? ги-

потезы были рассчитаны времена релаксации в кристаллах, подвергнутых различным дозам рентгеновского облучения. Обнаружено, что с ростом дозы облучения величина Т0 увеличивается. Поскольку известно, что радиационное облучение вызывает появление точечных дефектов, то выполненные расчеты свидетельствуют о правильности ввдвинутой гипотезы. Однако для дефектных кристаллов вблизи Тс может происходить размытие акустических аномалий и искажение формы кривой поглощения звука. Вследствие этого, несмотря на линейную в ряде случаев зависимость д«г от (Тс - Т)" 1 вычисленное для таких кристаллов значение г0 при условии oit« I, по-видимому, не отражает истинного замедления скорости релаксации параметра порядка и не равно отношению Г/2&0 . С этим согласуется и отсутствие видимой зависимости от чаете гы положения максимума поглощения звука на шкале температур в пределах 0,01 К для облученных образцов TTC.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Модернизирована экспериментальная установка для измерений импульсно-фазовым методом скорости и поглощения звука в температурном диапазоне 150-1000 К и интервале частот 4 -

50 МГц.

2. Впервые с помощью импульсных ультразвуковых методов получены температурные зависимости скоростей и коэффициентов поглощения в кристалле LLCsSO^ d области сегнетоэластическо-го фазового перехода в диапазоне температур 190-300 К. Обнаружено уменьшение модуля упругости,связанного со сдвиговой волной, распространяющейся вдоль оси X кристалла с поляризацией по оси У , в 40 раз, сопровождающееся ростсм коэффициента поглощения до 10^ Результат'! интерпретируется з рачках модели псевдособствъннэго сегнетгэласгического базового перехода. Для других типов волн обнаружены незначительнее аномалии, обусловленные фазовым переходо:.'.

3. Впервые получены температурное зазпси'.'.остп -горэстеЛ

и коэффициентов пэглолеыи.г и кристчллс LLKSO^ s диапа-

зоне 300-930 К с г.гуэ~ьт ;'xr.yr.ь с н о - ta ? з ? :; * "-'т'-.г'^у. j^h?^ужен гигтере?1'с екгрости эьухр. гля г.р^г.сл:-н"п гглчк, ра""

щейся вдоль оси У , и для поперечных волн, распространяющихся вдоль осей X и У с поляризациями по осям У и X, соответственно, в области высокотемпературных фазовых переходов, связываемый с наличием б LLKSO4 модулированных соразмерной и несоразмерной фаз выше 7Ij К.

4. Впервые в температурном диапазоне 290 - 470 К импульс-но-фазовыми методами определены значения скоростей, коэффициентов поглощения и температурных коэффициентов скорости продольных и поперечных звуковых волн для различных направлений

и поляризаций в кристалле . Установлено, что в

исследованной области кристалл не претерпевает структурных фазовых переходов.

5. Впервые измерено время релаксации параметра порядка

в кристалле ТГС в диапазоне частот 17-670 МГц на базе модернизированных акустических установок. В противоположность считавшемуся ранее, установлено, что время релаксации параметра порядка не зависит от частоты и совпадает со значением, измеренным ранее методом мандельштам-бриллюэновского рассеяния света. Наблюдавшиеся завышенные значения времени релаксации объяснены влиянием несовершенства структуры исследовавшихся образцов.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Кулешов A.A., Раджабов А.К., Рахимов И.К., Чарная Е.В., Шувалов Л.А. Исследование скорости релаксации параметра порядка в сегнетоэлектрике триглицинсульфглта в широком интервале частот // Тез. докл. ХУ Всесоюз. конф. по акустоэлектронике и физической акустике твердого тела. Ленинград, 199I. 4.1. С. 8182.

2. Раджаб)3 А.К., Рахимов И.К., Чарная Е.В., Шувалов Л.А. О частотно? независимости скорости релаксации параметра порядка :, ггиотал-те ТГС // ИТ. 1992. Т.34, 54. C.II7I-II75.

3. Борис)!? Б.5., Краегский Т., Раткабэз А.К., Чарная Е.В. Гистсрезнсное f'acnne скорости звука т области высокотемпературной чогора.з.мерно"" суперн^нно" 'Ьаэь: кристалла LLKSO\ // ЛТ. 1993. Т.35, .VI. С.241-2-Й.

4. Charnaya E.V., Borisov B.P., Krajeweki Т., Radzhabov А.К, Sound velocity hysteresis In the high temperature incoa-oenourate phase range at LiKSO^ crystal // Sol. State Commune. 1993. V.35, No.5. 5.443-445.5. Раджабов А.К., Рахимов И.К., Чарная Е.В. Акустические свойства кристалла К4ЫНл(&04)4 при высоких температурах // ФТТ. 1993. Т.35, »5. C.I399-I403.

6. Charnaya E.V., Radzhabov А.К. Acoustical studies of LiKSO^, K^XiHjiSO^)^, and XiCsSO^ crystals // Program sumaary and abstract boob 1TIII Intern, Meeting on Ferroeloctricity.

1993. Oaitherburg. P.359.

7. Charnaya E.V., Kuleahov A. A., Radzhabov A.K., Rakhimov I.K., Shuvalov L.A. Frequency-independent order parameter relaxation time in TGS crystals // Ferroelectrics. 1993. V.143. No.1-4. 1.143-148.

Подписано к печати 04.10.93. Заказ 1217. Формат 60x84/16. Обьем 1 п. л. Тираж 100.

Ломоносовская типография. 189510, г. Ломоносов, пр. Ь">ного л -ннце, 9.