Диэлектрическая релаксация в сегнетоэлектриках с водородными связями, обусловленная динамикой доменных границ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

САФОНОВА Ирина Александровна

д1шекгр15чесш релаксация в сегнетозлектриках с водородными связями, обусловленная дшмккои доменных границ 1спецтлалькост6 01.04.07 - "Физика твердого тела")

АВТОРЕОЕР-А1/ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Воронеж 199Ь

Работа выполнена на кафедре физики Вор^екского государственного технического университета.

.НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ - Доктор физико-математических наук

профессор Б.Н. ПРАСОЛОВ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ Доктор физико-математических наук

профессор С.Н. ДРОЭДИН (БГУ)

Кандидат физико-математических наук •А.П. КОТОВ (ВГТУ)

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ . Ростовский государственный педаго-

гический университет, г. Ростов-на-Дону

Зацита состоится "3 " апреля 199Ь г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д 0Ь3.81.01 при Воронежском государственном техническом университете (3940?.Ь, г. Воронен, Московский пр.,14, конференц-зал).

С диссертацией-мохно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического.университета.'

Автореферат разослан " & " марта 199Ь г."

Ученый секретарь диссертационного совета ,, д.т.н.,'Горлов М.И. К

ОбЩАЧ ХАРАКТЕРИСТИКА РАбОТЫ

Актуальность теки Физика сегнетоэлектриков и родственных материалов является одни.! из самых перспективных и бистро развивающихся разделов современной физики твердого тела. С одной: стороны, это определяется фундаментальным характером физических' проблем, решаемых при исследовании сегнетоэлектриков, а с другой - постоянно растущим практическим применением сегнетовлектрических материалов в различных устройствах радиотехники, оптоэлектроники, акустики и т.п.

До недавнего времени основной акцент при исследовании сегнетоэлектриков был направлен на изучение физических свойств идеальных бездефектных материалов, в которых изучаемое явление не осложнено проявлением особенностей, связанных с неидеальностьы кристаллической структуры. Однако, известно, что для ферроичных материалов, к которым относятся и сегне-товлектрики, дефекты кристаллической структуры оказывают значительное, а зачастую и определяющее влияние на их физические свойства (электрические, акустические, оптические и другие.). Поэтому закономерно, что в настоящее время одной из наиболее актуальных проблем в физике сегнетоэлектричества является проблема изучения влияния особенностей реальной структуры на физические свойства сегнетоэлектриков. При решении этой проблемы было установлено, что сегнетоелектрические доменные границы могут взаимодействовать с подвижными дефекта!.® кристалла, причем такое взаимодействие проявляется в аномальном пове-де'шш различных структурночувствительных (в том числе и диэлектрических) свойств кристаллов как вдали, так и в окрестности температуры фазового перехода.

В частности, при выведении системы, образованной сегне-тоелектрическими доменными границами и взаимодействующими с ними точечными дефектами, из состояния равновесия, начинается релаксация системы к новому положению равновесия, причем конкретный физический механизм релаксации зависит как от способа выведения релаксирующей системы из состояния равновесия, так и от особенностей процессов взаимодействия мекду доменными границами и точечными дефектами. Систематические исследования влияния способов выведения системы из состояния равновесия на закономерности диэлектрической релаксации в сегнетоелект-ринеских кристаллах до настоящего времени не проводились, хо-

тя такие исследования, несомненно, могут дать ценную информацию о динамике доменных границ и о процессах взаимодействия сегнетовлектрических границ с подвижными дефектами кристалла.

Таким образом, исследование особенностей релаксационных процессов в сегнетоэлектриках при различных способах выведения релаксатора "доменные границы - подвижные дефекты" из положения равновесия является актуальной физической проблемой. Настоящая работа выполнялась по Координационному плану РАН в области естественных наук по направлению 1.3. "Физика твердого тела" (раздел 1.3.10. - физика сегнетовлектриков и диэлектриков) и является частью'комплексных исследований, проводимых на кафедре физики Воронежского государственного технического университета по госбюджетной теме " Физические процессы, обусловленные взаимодействием различных типов дефектов кристаллической структуры" - код теш по ГАСНГИ: 29.19.11; 29-19.95, Г/Б 10/95.

Цель и задач:! работы Целью настоящей работы являлась идентификация процессов диэлектрической релаксации, обусловленной динамикой доменных границ в монокристаллических сегнетоэлектриках триглицшсульфате, сегнетовой соли и дагидрофосфате калия при различных способах выведения системы "доменные границы - точечные дефекты" из состояния равновесия.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы и решены следукхцие основные задачи:

-выбор соответствующих способов выведения исследуемой релаксирунцей системы "доменные границы - точечные дефекты" из положения равновесия, приводящих к реализации различных релаксационных процессов;

-выделение и исследование релаксационных процессэв в модельных сегнетовлектриках, связанных с перестройкой доменной структуры и закреплением доменных границ подвижными точечными дефектами и определение времен релаксации втих процессов;

-изучение температурных зависимостей времен релаксации выделенных релаксационных процессов и установление связи особенностей температурного поведения времен релаксации с состоянием доменной структуры;

-исследование влияния процессов торможения доменных границ подвижными дефектами при переполяризации кристалла по петле сегнетовлектрического гистерезиса на динамику доменкой

структуры;

-построение качественных физических моделей процессов релаксации доменной структуры, взаимодействующей с подеижными дефектами кристалла.

Для решения поставленных задач был использован метод диэлектрической спектроскопии, позволяющий исследовать температурные, полевые и временные зависимости диэлектрической проницаемости и метод Сойера-Тауера, дающий ценную информацию о процессах' переполяризации сегне-говлектриков.

Объекты исследования В качестве основного объекта исследования был выбран монокристалл триглщкнсульфата (Ш2СНгСООН)з • Н2БО^ (ТГС), одноосного сегнетоэлектрика с фазовым переходом второго рода при температуре 322 К. Выбор этого материала обусловлен тем обстоятельством, что он имеет достаточно подЕихную доменную структуру. Это позволяет, во-первых, целенаправленно изменять состояние доменной структуры внешним воздействием и, во-вторых, исследовать особенности физических свойств, связанные с наличием доменных границ. Существенно, что' температура сегнетовлектрического фазового перехода трнглицинсульфэта находится в температурном диапазоне, удобным для экспериментальных исследований. Кроме того, кристалл ТГС является модельным сегнетоелектриком и одним из наиболее изученных в настоящее время материалов, что облегчает интерпретацию и анализ полученных результатов.. Исходя из ¡задач исследования я ряде экспериментов были такке использованы монокристаллы сегнетовой соли , Ш£С!4Н О -4Н О, одноосного сегнетоелектрика-сегнетовластика с двумя точками Кюри при температурах.255 К и 297 К, и монокристаллы дигидро-фосфата калия КН2Р04 , одноосного сегкетоелектрика-сегнето-властика с температурой Кюри, находящейся в низкотемпературной области, Т= - 123 К.

Научная новизна

1. На одном объекте исследования изучены и идентифицированы релаксационные процессы, обусловленные движением доменных границ и перераспределением дефектов кристаллической решетки при различных способах выведения границ из равновесия.

2. Показано, что вдали температуры фазового перехода процесс перераспределения дефектов в силовом поле доменных границ определяется термоактгаируешм движением дефектов. Вблизи тем-

пературы фазового перехода наблюдается конкуренция двух факторов, которые определяют качественно противоположной температурный характер времени релаксации. В окрестности точки К^ри происходит резкое уменьшение силы взаимодействия доменных границ с дефектами кристалла, что приводит к р-'зкоку увеличению значений времени релаксации процесса закрепления доме-ни их грашщ дефектами. Значения времени релаксацкл процесса, связанного с дзкжзнием доменных границ в исходное положение раьлоье- • сия обращаются в нуль при тем~ературе фазового перехода.

3. Экспериментально установлено уменьшет; значен:-;?. равновесного коэрцитивного поля в кристалле ТГС при увеличении частоты внешнего электрического поля в интервале частот 0.5;5 кГц, обусловленное инерционностью подвигал« дефектов, взэкмо~ действующих с доменными границами.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Идентификация релаксационных процессов в система "доменные границы - подвижные дефекты" при различных способах выведения системы из состояния равновесия:

-процесса, обусловленного переводом доменных границ в по- < локешге равновесия;

-процесса, связанного с закреплением доменных границ год-еихкы.'.ц: дефектами .

2. ¡Интерпретация минимума вблизи точки Кюри на температурной зависимости "времени релаксации процесса закрепления, доменных грашщ дефектами кристалла как результата существования двух конкурирующих процессов - роста подвижности закрепляющих дефектов при повышении температуры и уменьшением силы взаимодействия между доменными . границами и подвияашми-дефектами при 'приближении к температуре фазового превращения.

3. Установление связи аномального поведения температурных зависимостей времен релаксации дивлектрической проницаемости при 303 К с процессом спонтанной перестройки доменной структуры в кристалле ТГС.

4. Эффект уменьшения величины равновесного коерцкгивноГо поля с увеличением частоты переполяризующего поля при переполяризации кристалла ТГС по петле сегнетоелектрического гистерезиса в интервале 5004-5000 Гц. . •

Практическая значимость работы состоит в том, что поникание физических процессов, происходящих в реальных сегнето-

электриках - необходимая предпосылка для создания материалов с заданными свойствами с целью использования их в различных устройствах и приборах.

Установленные в диссертации физические закономерности и зависимости могут найти применение в лабораториях и научных центрах, занимающихся исследованиями реальной структуры сег-нетоэлектриков и других ферроичных материалов, свойства которых зависят от . состояния и дина лоси доменной структуры (ПК РАН, г. Москва, ОТИ РАН, г. Санкт-Петербург, МГУ, г. Москва, ЕГУ, г. Веронек и др.).

Апробация работы Основные результаты диссертации докла-дыва.чись на 10 Международных, Европейских, Всесоюзных и других конференциях; на XIII конференции по физике сегнетоэлект-риков (Тверь, 1992 г.), школах-семинарах "Релаксационные явления в твердых телах" (Воронеж, 1993 и 1995 гг.), Ь Международном семинаре по физике сегнетоэлектриков-полупроводкккоз (Ростов-на-Дону, 19.93 г.), 8 Международной конференции по сегнетоэлектричеству (Мэриленд, США, 1993 г.), 3 Мекдународ-_ ном симпозиуме по доменной структуре сегнетоелектриков и родственных материалов (Закопане, Польша, 1994 г.), Ь Международном семинаре по физике сегнзтоэластиков (Воронеж, 1994 г.), 3 Украинско-польской и восточно-европейской школе по сегнетоэлектричеству и фазовым переходам (Ужгород, 1994г.), 8 Европейской конференции по сегнетоэлектричеству (Неймеген, Нидерланды, 1995 г.), XIV Всероссийской конференции по физике сегнетоелектриков (Иваново, 1995г.).

Публпкац:"! Основные результаты исследований опубликованы в 14 работах I 1-14 J.

Личный вклад автора Все экспериментальные результаты получены лично автором. Часть результатов, включенных в диссертацию получена совместно с к.ф.-м.н. Горбатенко В.В., являющимся соавтором ряда научных трудов. Обсуждение результатов, построение физических моделей проходило с участием научного руководителя.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитированной литературы. Работа изложена на 150 страницах машинописного текста, иллюстрирована 50 рисунками. Библиографический раздел включает 123 наименований.

ОСНОЕНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Ео введении обоснованы актуальность темы диссертации и выбор изученных объектов, определены цель и задачи исследований, показана научная ноЬизна и практическая значимость работы, сформулированы основные положения, выносимые на защиту. Представлена структура диссертации-.

В первой главе сделан краткий литературный обзср по теме диссертации. Б первом разделе приводятся основные представления о доменной структуре сеп тоэлектриков, вытекающие из феноменологической теории строения доменных границ. Во втором разделе содержатся сведения о влиянии внешних воздействий (температуры, электрических полей) на доменную структуру бездефектного сегнетоелектрического кристалла. Третий раздел посвящен вопросу динамики доменных границ в реальном сегнето-електрике. Отмечено, что закрепляя доменные границы, дефекты могут выступать источниками силы "сухого трения", а участвуя в совместном движении с доменными стенками, дефекты определяют и силы вязкого трения. Пронализированы вопросы, связанные со спонтанным размельчением доменной структуры, линейной диэлектрической дисперсий, макроскопические релаксационные процессы. Все эти явления определяются дефектностью кристаллической структуры и взаимодействием доменных границ с подвижными дефектами.

В заключении на основе приеденного анализа литературных данных сформулирована цель и задачи исследований.

Вторая глава содержит описание установки, на которой проводили изучение диэлектрической релаксации в сегнетоэлектриках. Установка позволяет регистрировать временные, температурные и полевые зависимости диэлектрических характеристик (е и tgQ) исследуемых материалов на частоте 1592 Гц в автоматическом режиме с записью результатов измерений. Предусмотрена возможность приложения к образцу в качестве внешнего воздействия . переменного, импульсного и постоянного электрических шлей. Приведен расчет погрешностей измеряемых и рассчитываемых величин: диэлектрической проницаемости е (погрешность измерения и времени релаксации (погрешность определения а10й) Даны основные сведения о кристаллических- структурах кристаллов три-глицинсульфата, сзгнетовой соли и дагидрофосфата' калия и рассмотрены вопросы приготовления образцов для исследования да-

электрических свойств.

В третьей главе приведены результаты экспериментального изучения процессов диэлектрической релаксации в сегнетоелект-рических кристаллах, обусловленных взаимодействием доменных границ с подвижными точечными дефектами.

Известно, что при длительной выдержке сегнетоэлектриков в сегнетоелектрической фазе происходит закрепление доменных границ подвижными дефектам кристалла. Очевидно, что если каким-либо способом систему "доменные границы - точечные дефекты" вывести из исходного положения равновесия, то начнется процесс релаксации, который будет проявляться в изменении диэлектрических свойств кристалла во времени.

Первый раздел главы посвящен экспериментальному изучению процессов релаксации диэлектрической проницаемости кристаллов ТГС, сегнетовой соли и КОР, после многократной переполяризации образцов по петле сегнетоэлектрического гистерезиса. Переполяризацию образцов, осуществляли с помощью схемы Сойера-Тауэ-ра электрическим полем частотой 50 Гц и амплитудой близкой к ковр^тивному пола. Обнаружено, что при многократной переполя-ризацки сегнетоэлектрика происходит уменьшение коэрцитивного поля с течением времени, что свидетельствует об увеличении подвижности доменных границ, связанным с более равномерным перераспределением точечных дефектов по объему образца. После переполяризации образца по петле сегнетоэлектрического гистерезиса- в .течении 10 кинут электрическое поле выключали в момент времени, когда значение внешнего поля было близко к коэрцитивному полю и регистрировали временную зависимость диэлектрической проницаемости е. Установлено, что значения £ в начальный момент Бремени увеличивается в несколько раз по сравнению с равновесным значением £ , а затем уменьшается с течением времени "по экспоненциальному закону до е . Построение экспериментальной зависимости £(1) в координатах 1п[(е(1;}-£[0)/(Е0-£а1).Г1 отЧ позволяет определить значение времени релаксации.

Для кристалла ТГС обнаружено, что наблюдаемый

процесс диэлектрической релаксации является суперпозицией двух .релаксационных процессов со временам релаксации т^ и т; (при 290 К 1^-50 и т2-Ю0 секунд). На'температурных зависимостях т и % , построенных в широком температурном интервале, можно вы-

делить следующие особенности: Еблизи температуры фазового перехода (Тс=322 К) наблюдается резкое уменьшение значений времени релаксации "С (Т); при температуре а 318 К на зависимости %2{Т) наблюдается минимум, выше 318 К - гиперболический рост Т . Исследование влияния постоянного електрического поля Е_ на обнаруженные релаксационные процессы (т=>0, Т2 уменьшается до некоторого постоянного значения при Е_=*Ек), закономерное, исчезновение релаксационного процессса с временем х при последовательном уменьшении амплитуды внешнего переполяризуюцего поля до нулевого значения ' поляризации, а такае анализ поведения температурных зависимостей т1 (Т ? и т (Т) в окрестности Тс позволяют заключить, что релаксационный процесс с временем х связан с возвращением доменных границ в исходное полокение равновесия через последовательные потенциальные барьеров, обусловленные дефектами кристалла; релаксационный процесс со временем хг связан с закреплением доменных границ подвихнами точечными дефектами.

Нике 303 К температурные зависимости Т (Т) и Т2СП подчиняются закону Аррениуса с энергиями активации =0.8 и 1 вВ соответственно.

Резкое уменьшение значений времени х1 при приближении к Тс связано с увеличением подвижности доменных границ вблизи температуры сегнетоэлектрического фазового перехода.

Уменьшение значений хг с ростом температуры вдали от фазового перехода связано с увеличением подвижности дефектоз. В окрестности температуры фазового перехода Т (Т>318 К; уменьшается сила взаимодействия доменных границ с точечными дефектами, что приводит к замедлению процесса закрепления доменных границ подвижными дефектами. Конкуренцией двух факторов, существенных для процесса экранирования доменных границ дефектами - увеличением подвижности дефектов с ростом температуры и уменьшением силы взаимодействия мезкду границей и дефектом - объясняется наличие минимума на зависимости т (Т) в окрестности температуры Кюри.

Исследован процесс закрепления доменных границ подвязными дефектаим в кристалле сегнетова' соль и дигидрофосфат калия. Обнаружено, что при приближении к нижней точке Кюри со стороны сегнетофазы в кристалле сегнетовой соли наблюдается монотонное увеличение времени релаксации т так как в этом

случае и подвижность дефектов к сила взаимодействия их с до-мвншаи границ»« уменьшаются, т.е. отсутствует конкуренция ме::;ду этака фзкуорвка. Напротив, при приближении к верхней точке Ккрп, в случае, когда подвижность дефектов увеличивается, а сила взаимодействия их с доменная! границами пэдзет,

наблюдается минимум на зависимости % (Т). '/пос.г/м на зависнем ь

мости времени закрепления доменных границ дефектами вблизи температуры фазового перехода наблюдается и для кристалла КБ?. Характерно, что релаксационный процесс, связанный с возвращением доменных границ в равновесное положение в кристаллах езгнето-еой соли и дигидрофоефата калия не наблюдается, что связано, по-видимому, с мэдкмя значениям временя релаксации этого процесса, не регистрируемыми в эксперименте.

Во втором разделе главы приведены результаты исследования диэлектрической релаксации, происходящей в кристалле ТГС после действия единичного электрического импульса. Длительность кгяггдьса составляла 1л0 мсек, амплитуда - на порядок меньше коэрцитивного поля. Воздействие такого иквульез на сегнето-электричеекпй кристалл оказывает значительное влияние на доменную структуру (выводит доменные грзкяца из положения равновесия), а существенных изменен::!! в состоянии подзиххых дефектов не происходит. В пользу этого предположения свидетельствует тот факт, что после действия импульса наблюдается лишь один релаксационный процесс с временем релаксации ти (при 290 К значения 1=1 сек), причем температурная зависимость времени релаксации тц идентична температурной зависимости времени перестройки доменной структуры кристалла ТГС- в случае мно;ократной переполяризации кристалла по петле сегнетоелектрического гистерезиса.

В третье разделе рассмотрены релаксационные процессы, происходящие в кристалле ТГС после действия постоянного эл^.-три- . ческого поля. На предварительно замонодоменизированный образец ТГС подавали постоянное электрическое поле, величиной, близкой к коэрцитивному полю, затем поле выключали. В этом случае наблюдается два релаксационных процесса, связанные с перестройкой неравновесной мелкодоменной структуры, возникшей под действием постоянного электрического поля, в разновесную (без поля) и с перераспределением .подвжяшх дефектов кристалла в силовом поле равновесной доменной структуры. Температур-

ная зависимость времени релаксации процесса, связанного с перестройкой доменной структуры, идентична зависимости времени релаксации процесса движения доменных границ при многократной переполяризации кристалла ТГС по петле сегнетоэлект-рического гистерезиса. Уменьшение значений времени 'С^1 (при 290 К сек) при приближении к температуре фазового перехода связано с увеличением подвижности доменных границ при повы-' шении температуры. Релаксационный процесс со временем ^ о'бус-ловлен закреплением доменных границ подвижными дефектами, которые были перераспределены при предварительной выдержке кристалла в монодоменном состоянии в течении 1 часа. При температуре 290 К ^500 сек. Зависимость Tj(T) идентична зависимости Т (Т) ; "я случая выведения системы "доменные границы - подвижные дефекты" из положения равновесия многократной.переполяризацией кристалла по петле сегнетоолектриче*" :ого гистерезиса. На зависимости 'С^Т) вблизи Тс наблюдается минимум, цри приближении к Т значения т^ резко возрастают. Такое поведение тп хорошо согласуется с зависимостями Т„„(Т) и т „ в ок-

2 С С/ KDP

рестностях Т , наблюдаемых после многократной перполяризации кристаллов по петле сегнетоэлектрического гистерезиса и имеет аналогичное объяснение.

3 кристаллах ТГС на всех полученных температурных зависимостях времен релаксации наблюдаются аномалии при температуре т"—303 К. При этой температуре в ТГС происходит замедление вкс-покенциального спада с ростом температуры 1^(1) и t QT >j на зависимостях т2(Т) и tj(T) наблюдаются максимумы, на зависимости т*(Т) - мингт/ум соответствующих времен релаксации. Наличие этих аномалий обусловлено, по-видимому, процессом' спонтанной перестройкой доменной структуры, происходящей в кристалле ТГС при этой температуре к связанным с взаимодействием (упругим или электростатическим) дефектов с доменными границами. Так как в настоящей работе исследовались номинально чистые кристаллы ТГС, то существование дефектов в них (с концентрацией к 10 15 см 1) определяется особенностям кристаллической структуры и выращиванием монокристаллов ТГС.

^"■"-генные релаксационные процессы имеют доменную природу, таг. küí. пг наблюдаются в пзраелектрическсй фазе и монодоменном состоянии кристалла.

3 четвертой главе представлены результата исследования

релаксационного процесса, обусловленного процессами торможения движущихся при. непрерывной переполяризации доменных границ подвижными дефектами в кристалле ТГС. В первом разделе главы, на основе изучения частотной зависимости коэрцитивного поля с помощью схемы Сойера-Тауэра, показано, что для каждой частоты внешнего переменного электрического поля, которым осуществляется переполяризация кристалла, существует свое равновесное значение коэрцитивного поля, причем более высокой частоте электрического поля (в диапазоне от 500 до 5000 Гц) соответствует меньшее значение коэрцитивного поля. Уменьшение коэрцитивного поля свидетельствует об увеличении подвижности доменных грайиц. Если закрепляющие доменную границу дефекты обладают ограниченной подвижностью и могут перемещаться вслед за доменной границей с определенной скоростью, то такое взаимодействие приводит к торможению доменной границы. При увеличении частоты внешнего электрического поля (т.е. при увеличении скорости движения доменных границ) в кристалле может реализоваться ситуация, когда подвижные дефекты не будут успевать перемещаться за границей и тормозить их - в этом случае коэрцитивное поле меньше значения коэрцитивного шля для случая более низкочастотной переполяризации. При дискретном изменении частоты внешнего поля наблюдается релаксационный процесс установления равновесного (для данной частоты) значения коэрцитивного шля. Результаты исследования этого релаксационного процесса приведены- во втором разделе четвертой главы. При увеличении частоты внешнего поля, происходит уменьшение значений коэрцитивного шля, что свидетельствует о увеличении подвижности доменных гранит* и об уменьшении эффективности тормокетия доменных границ дефекта;.®. Противоположная ситуация наблюдается при уменьшении частоты внешнего- поля. Ь этом случае возрастает количество подвижных дефектов, эффективно участвующих в пооцесс" торможения доменных границ.

Уменьшение значений коэрцитивного поля с увеличением час-. тоты внешнего поля в' интервале 500<ш<5000 Гц и релаксация коэрцитивного поля после' дискретного изменения частоты электрического поля не противоречат результатам модели, в которой рассматривания дефекты, создающие в месте своего расположения в кристалле дипольный момент. При смещении доменной границы дефекты могут перемещаться за границей и изменять ориентации ди-

польного момента. Существенно, что сила торможения доменных границ дефектами зависит от соотношения скорости движения границы и скорости движения дефекта. Когда скорость движения границы превосходит скорость дефекта, то сила торможения уменьшается при увеличении частоты внешнего поля. Если считать, что коэрцитивное поле в основном определяется силой торможения границы дефектами, то в этом случае значение коэрцитивного поля уменьшается с увеличением частоты поля переполяризации.

Б трет: ем разделе представлены результаты исследования процесса релаксации коэрцитивного поля в широком температурном интервале. Построена зависимость времени релаксации коэрцитивного поля кристалла ТГС при дискретном уменьшении частоты внешнего шля. Ьа температурной зависимости времени релаксации тк насладится минимум при температуре спонтанной перестройки доменной структуры (=303 К), при приближении к температуре фазового перехода значения % уменьшаются и при а.мпературах Т>Тс релаксационный процесс с т^ отсутствует.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследована диэлектрическая релаксация, обусловленная наличием доменных границ, взаимодействуй* с подвижными дефектами кристалла после различных внешних воздействиях:

а) предварительным цкклированаи образца по петле сегнето-элеткрического гистерезиса переменным электрическим полем, амплитуда которого близка к значению коэрцитивного полз;

б) подаче на образец постоянного электрического поля, равного коэрцитивному полю;

б) приложения единичного электрического импульса, амплитуда которого на порядок меньше коэрцитивного поля;

г) дискретным изменением частоты переменного электрического поля в процессе непрерывной переполяризации образца по петле сегнетоэлектрического гистерезиса.

2. Показано, что в одном и том жэ сегнетоэле^трическом кристалле в зависимости от вида внешнего' воздействия наблюдаются различные релаксационные процессы, отличающиеся температурным поведением Бремен релаксации и имеющие доменную природу.

3. Установлено, что после предварительного многократного цкклирования кристалла ТГС внешним переменным электрическим полем то петле сегнетоэлектрического гистерезиса наблюдаются

два релаксационных процесса со существенно различным характером температурной эволюции времен релаксации.

Первый релаксационный процесс связан с возвращением доменных границ, выведенных из равновесного полохешя внешнем воздействием п исходное состояние.

Второй релаксацЕгоинкй процесс обусловлен движением дефектов дкполыюго типа в силовом поле доменных границ при закреплении последних.

Обнаружено, что наличие минимума значений времени релаксации процесса перераспределения точечных дефектов в силовом поле доменных границ вблизи температуры фазового перехода вызвано существованием двух конкурирующих процессов: уменьшением силы вззнмодействия между доменными границами и дефектами кристалла при приближении к температуре Кюри, к возрастанием подвижности закрепляющих точечных дефектов с ростом температуры.

4. Показано, что а кристалле сегнетовой соли вблизи нижней! точки Кюри при понижении температуры наблюдается монотонное увеличение времени диэлектрической релаксация, обусловленной перераспределением подвижных дефектов а силовом поле доменных гршг/.ц. Такое поведение времен:; релаксации объясняется уменькенкем с погаже иле м температуры до нижней точки Кюри как подпияюстя дефектов, так и сели взаимодействия их с до-мегаакш границами. В окрестности верхней точки Кюри кристалла сегизтсвой соли и вблизи температуры фазового перехода кристалла дагидрофэсфэта ' калия температурная зависимость времени релаксации аналогична зависимости времени релаксации процесса перераспределения точечных дефектов в силовом поле доменных границ кристалла ТГС.

5. Обнаружено, что релаксационный процесс, наблюдаемый в кристалле ТГС посла воздействия электрического импульс связан с возвращением домЗшшх границ в исходное положение равновесия.

Ь. Установлено,'что после воздействия постоянного электрического .поля равного коэрцитивному в кристалле ТГС наблю-г даются два релаксационных процесса с временами релаксации порядка 1 секунды (первый процесс] и порядка 1000 секунд (второй процесс). Первый релаксационный процесс обусловлен перестройкой мелкодоменной неравновесной структуры в равновесную.

Второй релаксационный процесс связан с перераспределением подвижных дефектов в силовом поле равновесной доменной структуры,

7. На основе исследования частотной зависимости петель сегнетоэлектрического гистерезиса выделена область, в пределах которой значение коэрцитивного поля уменьшаются с ростом частоты (500 Гц< ы < 5000 Гц). Установлено, что в этом частотном интервале резкое изменение частоты переполярукщего поля приводит к процессу релаксации коэрцитивного поля. Показано, что данный релаксационный процесс связан с торможением движугдехся при непрерывной переполяризации образца по петле сегнетовлектрического гистерезиса доменных границ подвижными точечными дефектами.

8 Установлено, что вблизи температуры спонтанной перестройки доменной структуры кристалла ТГС (Т ^303 К) на температурных зависимостях времен релаксации пр'цессов, связанных с движением доменных границ наблюдается минимум (замедление экспоненциального спада времени релаксации), а на температурных зависимостях времен релаксации процессов, обусловленных перераспределением точечных дефектов в силовом поле доменных границ наблюдается максимум времени релаксации.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В РАБОТАХ:

1. Прасолов Б.Н., Сафонова И.А. Влияние скорости и направления прохождения фазового перехода второго рода на диэлектрические потери в кристаллах ТГС.//Изе.АН СССР., сер. физ.- 1993.- Т.57, Ю.- С.47-49.'

Прасолов E.H., Сафонова И.А. Диэлектрическая релаксация в кристалах ТГС, обусловленная динамикой доменных границ. //Изв.АН ,сер.физ.- 1993.- Т.57, N3.- C.12b-12Q.

3. Прасолов Б.Н., Сафонова И.А. Диэлектрическая релаксация, обусловленная взаимным движением д менных границ и точечных дефектов.//Тез.докл. школы-семинара "Релаксацион. явлен, в тверд, телах.", 23-2Ь.02.1993.- Воронеж, 1993.-С.ЗЬ.

4. Прасолов Б.Н., Сафонова H.A. Влияние термоактивированных процессов на релаксацию доменных стенок в сегиетовой соли.//Тез. докл. Ь Мекд. семин. по физ. сегнетоэлектр.-полу-пров., 1-4.0Ь.1993.- Ростов-на-Дону, 1993.- С.39/

5. Prasolov B.N., Safonova I.A. Low-frequency relaxation

processes in ferroelectrics due to domain boundary dynamics, //FerroeleotriCB.- 1994.- V.157.- P.99-104.

b. Prasolov B.N., Safonova I.A. Relaxation oi domain walls in H-bonded ferroelectrics. //3 Int.Sytrp. on domain struot. of ferroeleot. and related mater.: Abst.- Zakopane, 1994.-P.1:41.

7. Prasolov B.N., Safonova I.A. Relaxation of domain boundaries at different manners of equilibrium state distur-bence. //Ukr.-Pol. and East-Eur>Workshop on ferroeleot. and phase transit.: Abet.- Uzhgorod, 1994.- P.54.

8. Prasolov B.N., Safonova I.A. Dielectric relaxation in H-bonded ferroeleotrios due to domain wall dynamics. //Ukr.-Pol. and East-Eur.Workshop on ferroeleot. and phase transit.: Abst.- Uzhgorod, 1994.- P.54.

9. Prasolov B.N., Safonova I.A. Dielleotrio relaxation at the presence of mobile point defeats and at different manners of equilibrium state disturbance of the system.// 6 Int. Semin. on ferroelast. phys.: Abst.- Voronezh, 1994.- P.59.

10. Prasolov B.N., Safonova I.A. Dielectric relaxation in ferroeleotric-ferroelastics.// Ь Int. Semin. on ferroelast. phys.: Abst.- Voronezh, 1994.- P.58.

11. Прасолов Б.H., Сафонова И.А. Эффекты взаимодействия доменных границ с подвижными точечными дефекта:^ в кристаллах ТГС.//Кзв.АН ,сер.физ.- 1995.- Т.59. N9.- С.69-72.

12. Prasolov B.N., Gorbatenko V.V. Safonova I.A. Physical processes due to the movement of ferroelectric domain boundaries and mobile point defects.// 8 Eur.Meet, on ierro-eleot^.:Abst.- Nijmegen, 1995.- P.13-10.

13. Прасолов Б.H., Сафонова И.А. Постникова Н.В., Гсрба-тенко В.В. Физические процессы, обусловленные движением сег-ня.товлэктрических доменных границ и точечных дефект ■:■.// Тез.докл-. 14 Всероссийск. конфер. по физике сегнетеелектр., 19-23.09.1995.- Иваново, 1995.- С.212.

14. Прасолов Б.Н., Сафонова И.А., Постникова Н.В.,Горба-тенко В.В. Неравновесные петли диэлектрического гистерезиса в ТГС, обусловленные особенностями взаимодействия доменных границ и точечных дефектов. //Тез.докл. 14 Всероссийск. хонфер. по физике сегнетеэлектр., 19-23.09.1995.- Иваново, 1995.-С.213.