Фазовые переходы в нитратах двухвалентных элементов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ФАЗОВІ ПЕРЕХОДИ В НІТРАТАХ ДВОВАЛЕНТНИХ ШШМЕІІПЗ 01.04. 07 - фізика твердого тіла

АВТОРЕФЕРАТ . дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-матеметичних наук

Ой

КОЛОМОЄЦЬ ГАННА ГЕНАДЙВНА

УДК 536 424.1

Діцаропетровськ-1998

Дисертація е рукопис

РсСпта виконала на кафедрі електрофізики фізичного факультету Дніпропетровського державного університету

. Науковий керівник

доктор фізико-иатгматчиих тух, професор Дудкік Олена Федорівна Дніпропетровський держунівсрсит ет

Офіційні опоненти:

доктор фізико-математкчннх наук, професор Поапавко Юрій Михайлович Національний теялічний університет України , м. Київ

кандидат фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Башев Валерій Федорович *?>

Дніпропетровський держуніверситет

Провідна установа- Іт-Пітуг фшпаї НАН України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться «З » 1998 року о /Згод, на

засіданні спеціа/ііюваної вченої Ради К 08.CS 1.02. при

Дніпропетровському держуніверситеті! (320625 м. Дніпропетровськ, пр.Науковий]3, корп ії). -

З дисертацією можна ознайомишся у бібліотеці Дніпропетровського держуніверситету.

%

Автореферат розісланий «

_м

.1997 року.

Вчений секретер

спеціалізованої вченої Ради К 08 051.02 Спиридоноса І.М.

докгор технічних наук •

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

АКТУАЛЬНІСТЬ ТЕМИ

Довгий час о фізиці активних діелектриків пріоритетний напрямок займали дослідження структури і фізичних властивостей сеі нетоелектриків та сегнетоеластиків (фероїків першого порядку).

І. С. Жолудев і Л. О. Шувалов в середині п'ятдесятих років розробили симетрій!шіі підхід до опису сегаетоелектрнчннх фазових переходів. В 1970 - 1973 роках К Аизу сформулював загальні положенім, згідно з якими переключення доменів (орієптаційних станін) а кристалах може здійснюватися не тішш під впливом одного фізичного поля, як у шшадку фероїків першого порядку, але і під впливом двох фізичних поліз у випадку фероїків другого порядку; під впливом трьох фізичних поліп у випадку фероі'кіа третього порядку. Таким чином, ІС Аизу узагальнив снметрішшй підхід до сепіетоелектричних та сспіетоеластпчнпх фазових переходів для шшадку фероїків вищого порядку. В нинішній час відомо досить мато сполучень, ідо належать до фероїків вищого порядку, що зв'язано з трудністю ІХньоГ ідентифікації. Ца обставина ускладнює вивчення і виявлення загальних властивостей, характерних для фероїків вищого порядку.' В цьому зв'язку актуальним с пошук нових фероїків вищого порядку, до які ге можуть належати і нітрати двовалентних елементів, і, в перту чергу, нітрати барію, стронцію та свинцю. Тому представлялося важливіш вивчення фізичних властивостей і симетрії кристалів нітратів двовалентних елементів в широкому температурному інтервалі та визначення наявності в них фазових переходів, характерних для фероїків вищого порядку.

Завдяки тому, що нітрати двовалентних елементів мають досить велшсі значення п’єзооптичних коефіцієнтів, з'являється перспектива їхнього застосування в ‘якості матеріалів для п’єзооптнпшіх перетворювачів, що робить важливим вивчення фізичних властивостей хрнсталів-фсроїків і технічних характеристшс, необхідішх для їхнього практичного застосувати. В той же час вивчення фізичних властивостей і особливостей структури нітратів двовалентних елементів дозволять збагатити суму знань про природу фазових переходів в фероїкдх вищого порядку.

МЕТА РОБОТИ

На підставі аналізу даних, що публікувалися в літературі, була сформульована «ста роботи, що полягає у вивченні симетрії та фізичних властивостей кристалів яітротіп барію, стронцію та свинцю і може бути досягнута шляхом вирішення наступних задач.

1) отримання великих монокристалі« Ва(МОі)г 5г^03}з і РЬ ОЮз)? доброї оптичної якості в лабораторних умовах:

2) всгановлсгаїя групи симетрії сімейства ізоморфних нітратів барію, стронцію та. стпщю ггри кімнатній температурі,

3) іюясненшг део'жого визначення цієї групи симетрії, що мес місце в літературі;

4} з'ясування каявяосіі фазових переходів в кристалах в широкому діапазоні температур та пояснення механізмів цих фазових переходів;

5) визначення просторових груп симетрії всіх фаз, що реалізуються в нітратах барію, стронцію та свинцю;

6) виміри технічних характеристик, важливі« з точки зору застосування кристалів в якості матеріалів для п’езооптичних перетворювачів.

1. Вперше пояснені фізичні причшш, що впливають на структуру кристалів і змінюють їх симетрію при кімнатній температурі.

2. Вперше встановлено, що в нітратах двовалентних елементів здійснюється низка фазових переходів РтЗ<-»РаЗоР2іЗ. Згідно з симеггрійним аналізом, фазовий перехід РтЗ<-> Р2іЗ харакгсршій для фероїків вищого порядку; а фазовий перехід РтЗоРаЗ характерний для нефероїків.

3. Пояснені фізичні механізми, що призводять до реалізації цих

фаз. .

ПРАКТИЧНА Ш ШІСТЬ РОБОТИ Відомо, що нітрате двовалентних елементів мають аномально великі значення п’єзооптичних коефщіеіггів, що робить можливим застосування цих кристалів в якості матеріалів для п’єзооптичних перетворювачів. В роботі були отримані великі монокристали нітритів барію, стронцію та. свішидо доброї оптичної якості та досліджені фізичні властивості і симетрія цих кристалів в широкому діапазоні температур, а також зміряні деякі фізичні константи, важливі для застосування цій сполучень в якості матеріалів для п’єзооптичних перетворювачів. Нарешті, зміряні п’єзооптичні

коефіцієнти монокристалів Pb(NOj)2. На підставі отриманих результатів зроблений висновок про те, що кристали нітратів бгрію, стронцію та свинцю можуть бути рекомендовані п якості матеріалів для виготовлення п'єзооптичних перетворювачів в діапазоні температур, що обмежуетьсз як низькотемпературними, так і високотемпературними фазовими переходами, що здійснюються в кристалах.

ОСНОВНІ ПОЛОЖЕННЯ. ЩО ВИНОСЯТЬСЯ НА ЗАХИСТ

1. Структура кристалів Pb (NOj)i, Ва (NOj)2 і Sr (NO})2, що містять мінімальні' кількість домішок , нри кімнатній температурі описується просторовою ірупою РаЗ.

2. На подвійне визначенні! структури кристалів різними авторами при кімнатній температурі впливають два чинника: по-перше, температурна близькість фаз РаЗ і P2¡3; по-друге, наявність о кристалічній гратці груп ОН", що заміщають трупи N0/. Всталсвлезго, що ці два чинника взаємодіють міас собою.

3. В нітратах двовалентних елементів, що досліджуються, здійснюється низка фазових переходів Pm3<->Pa3<->P2¡3. Фазовій перехід РтЗоРаЗ характерний для нефероїків; фазовий перехід Рт3<->Р2[3 характерний для фероїнів вищого порядку.

4. Механізмом, що призводить до такої низки фазових переходів, є особлива рухи! вість груп N03' п кристалічній гратці.

АПРОБАЦІЯ РОБОТИ

Основні результата роботи доповідалися та обговорювалися на: III Всесоюзной конференции »(Актуальные проблемы получения и применения сегнето- н пьезоэлектрических материалов них роль в ускорении научно-технического прогресса» (Москва, 1987 г.), I советско-польском симпозиуме по физике сешетоэлекгрикоп и родственных материалов (Львов, 1990 г.); I межведомственном семинаре «Физика прочности сегнсггоэлсхтрихов и родственных материалов» (Ростов-на-Дону, 1991 г.); V Всесоюзной школе-семинаре по физике сегнетамаетнков (Ужгород. 1991 г.);

IX международной конференции по физике сешетоэлектрикоа (Сеул, Корея, 1997 г.); VII международном семинаре по физике

сегнето'эластиков (Казань, 1997 г.).

ПУБЛІКАЦІЇ '

По матеріалам дисертації опубліковано 5 тсіісов докладів у сбірішках тсзісів докладав конференцій та семінарів і 4 статті, з них З-

• 6

в журналах «Кристаллография», «Реггоеіейгіся», «Український фізичний журнал». •

ОСОБИСТИЙ ВНЕСОК /ШТОРА

Об’єкта дослідженнь, а також основні виводи та результати роооти здобуті особиста автором. Постановка задач, з’ясування напрямків дослідженнь та обговорення результатів виконані сумісно з науковим керівником, доктором фЬико-матемятичних наук, професором Дуднік О.Ф. Співавтори публікацій приймали участь в обговоренні результатів роботи.

СТРУКТУРА ТА ОБ’ЄМ ДИСЕРТАЦІЇ

Дисертація складається з Вступу, б глав, висновків та списку літератури. Загальний обсяг дисертації складає 190 сторінок, включаючи 90 малюнків та 20 таблиць; бібліографія місіть 137 найменуванні,.

СТИСЛИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Перша глава носіггь оглядовий характер. В ній зібрані всі .основні відомості про структуру і фізичні властивості нітратів двовалентних елементів, опубліковані до нинішнього часу в літературі. Перераховані три основні аспекти у вивченні структури і фізичних властивостей нітратів двовалентних елементів: 1) питання про правильне визначення просторової групи симетрії кристалів при кімнатній температурі і про позиційну симетрію групи Ь'Оз';

2) питання про форму групи N0/ при кімнатній температурі;

3) питання про можливість вільного обертання групи К03’ всередині елементарної комірки. Ці три аспекти тісно зв’язані з питанням про моаошвість здійснення в кристалах структурних фазових переходів. •

Відзначена подвійність при визначенні структури нітратів двовалентних елементів при кімнатній температурі, що має місце в літературі протягом всього часу дослідженнь кристалів: ряд авторів

о приписує кристалам центросиметричну просторову групу РаЗ, інша частіша зупиняється на іісцснтресимстричніГі просторовій групі Р2<3. Відзначається, що кожній з цих двох просторових груп відповідає своя форма групи N0!'. Просторовій групі РаЗ відповідає форма N0/ - групи у вигляді рівностороннього трикугника з агомом азоту в центрі і атомами кисня в вершинах трикутника, групі Р2іЗ відповідає форма М03' - групи у вигляді сильно сплющенної піраміди з атомом азоту в вершині цієї піраміди і атомами кисня в вершинах рівностороннього трикутника, що лежить в підставі піраміди. Окремо обговорюється електронна будівля групп N03' і структура нітратів

лужних металів, що завдатки ізоелсктронній будівлі груп N0/ і COj5' ізоморфні карбонатам лужно- земельних мстили. Відзначається, іцо особлива рухливість групи N03‘ п нітратах лужних металів і в нітраті амонію призволить до того, що б кристалах здійснюються яшхи фазові« переходів. Окремий параграф присвячується експериментальним даним, які свідчать про можливість здійснення фазових переходів з нітратах двовалентних елементів. Відзначаться, що нітрати кадмію Cà(N03)2 і кальцію Ca(NO:)2 зпйматоть особливе, положення в цьому раді, бо в цих кристалах до початку нинішніх досліджень вже були виявлені фазові переходи. Фазоаі переходи в цих двох сполучеіпїях відбуваються з пониженням сішгонії.

В кіпці глави перераховані задачі досліджень.

Друга г.тавя присвячена вирощуванню кристалів нітратів двовалентних елементів, їх морфологічним дослідженням і оішеу методик приготування зразків і методик експериментів, виконаних в роботі.

Підібрані умози вирощування великих монокристалів Pb(N0j)2, Ва (NO3) 2 і Sr(NOj) х гарної оішгшої якості, лінійні розміри яких досягають 25 міліметрів u випадку нітратів свинцю і стронцію і 10 міліметрів в випадку нітрату барію.

Встановлено, що кристали нітрили свинцю, барію і стронцію s процесі впрошування з водних розчинів зазнають гідролізу, в результаті якого деякі групи N03‘ в їх кристалічній тратиі виявляються заміщеними на ірупи ОН' , що відбивається на якості кристалів. Щоб уникнути цього, вхідний розчин необхідно підкислювати невеликою кількістю азотної кислота. Встановлено, що у випадку нітрату сяинця кристали доброї якості ростуть в тому віпіадку. якщо рН середи лежить в межах 5.4 - 5.6. Якщо рН середи менш, ніж 5.4 або більше, ніж 5.6, кристали Pb(N03)3 в процесі зростання зазнають гідролізу і будуть містити непрозорі області молочно- білого кольору, видимі неозброгаим оком. Твкі області з'являються п місцях великого скупчення груп ОН", що заміщають в кристалічній гратці ірутш NO/.

Встановлено, що при споіпашіій кристалізації кристали Pb(N03) 2, Ba(N03) і і Sr(N03) 3 ростуть в вигляді плоско- паралельних пластин з розвішеною гранню типу (111) або (100), причому кристали з розвиненою гранню (100) зустрічаються рідкіше, ніж кристали з розвішеною гранню (111). Ще рідкіше зустрічаються кристали з комбінованою огринкою. ‘

На поверхпі кристалів Pb(N03)3, Ва (NOj) 2 і Sr (NO,) 2 виявлені ямки травлення, які для поверхонь типу (111) кристалів, що досліджуються, мшоть вигляд трьохгршпга пірамід, що утворюють

«блочну» структуру. Розміри цих фігур травлення зростмоть на порядок в ряді Ва(МОз)г - - - Pb(NOj)2 - - - Sr(NOj)j. Для Sr(NOj)j розміри найбільш великих ямок травлення досягають 1 міліметру. Геомегрія цих ямок травлення досліджувалася за допомогою мікроінтерферомстру МИИ-4. Встановлено, що вони мають форму сгтлющешгх трьохграних пірамід з кутом при вершині 114-117". Відзначається.. що ці фігури травлення, очевидно, не зв'язані з механізмом зростання кристалі». Механізмом зростання кристалів, як вже відзначалося в літературі, г розвиток спіралеподібних дислокацій, що виходять на грань, що зросгас. Наведені отримані нами фотографії найбільш великих спіралеподібних .дислокацій.

В глєеі описані методики вимірів, що використоиувалися в роботі і відповідні методики приготування зразків. Вілзначасться, що для вимірів п’езооіпичккх коефіцієнтів вихористовуьапися зразки, вирізані з об'ємних монокристалів нітрату свинця, що були вирощені в Інституті прикладний фізики АН Молдавської PCP (м. Кишинів) групето, очолюваною в.н.с. Кіоссе Г. А. При проведенні всіх рентгенографічних досліджень, за винятком високотемпературної дифрактометрії, використовувалося К^-Еипромінюваляя міді в останньому випадку використовувалося І^-випромінювання кобальту. Дослідження температурних залежностей сигналу генерації другої гармоніки проводилися на кафедрі оптоелектроніки ДДУ на обладнанні, люб’язно наданому професором Моісеенко В.Н. В якості джерела випромінювання використовувався лазер ЛТИ-701 з довжиною хвилі X =1,06 мікрометрів, працюючий в режимі модуляції добротності. Виміри діелектричних характеристик і провідності проводилися мостовим засобом.

В третій главі описані результати досліджень симетрії кристалів Pb(NOj)j, Ba(N03); і Sr(N03); в широкому інтервалі температур і пояснюються причини подвійного тлумачення структури кристалів при кімнатній температурі, що має місце в літературі.

На підставі фотографування зворотних граток кристалів при кімнатній температурі і виміру температурних залежностей сигналів генерації другої гармоніки зроблений ьисновок, що структура кристалів, які досліджуються, при кімнатній температурі описується центросиметричною просторовою групою РаЗ. Фотографія зворотної гратки нітрату стронцію, яка є типовою для всіх матеріалів, ще досліджуються, показана на малюнку 1.

На підставі вимірів інтенсивності сигналів генерації другої гармоніки і зйомок дифракгограм сполучень, шсі досліджуються, при низьких температурах зроблений висновок, що в нітратах двовалентних елементів Pb(NOi)2, Ва (N03)j і Sr (NOj)2 при низьких

температурах здійснюються переходи в фазу P2j3 (втрачається центр інверсії). Температури цих фазозіїх переходів складають 243 К для нітрату сиинця. 238 К длх нітрату стронція і 223 К дня нітрату барія. Графіки залежностей інтенсивностей сигналу генерації другої гармоніки дня сполучень, що досліджуються, показані иа малюнку 2.

На підставі фотографування зворотних іраток кристалів при високих температурах зроблений висновок, що ь кристалах здійснюється ще одна, високотемпературна фазо, бо на фотографіях зворотних граток з'являються нові рефлекси, що не зинсуютьсж в рамки просторової групи РаЗ.

Засобами рентгенівської дифракції на порошку Pb(N03Ji показано, що кристали Pb(NOj)2 належать до кубічної сингонії в температурному інтервалі від температур рідкого гелію до кімнатної температури. Ця частина досліджень була виконана з фічико-технічному інституті Низьких Температур (ФТИНТ. м. Харків) на наданих лами кристалах.

Четверта гляоа присвячена електрофізичним дослідженням кристалів в широкому діапазоні температур (від температур рідкого азоту до температур розкладу кристалів). >

Діелектричні досліджений кристалів прк низьких температурах показали, що низькотемпературні фазові переходи п нітратах барію, стронцію і сошщю супроводжуються аномаліями діелектричної проникності е і тангенсу куту діелектричних трат tg8. У випадку РЬ(І\'03)2 і Ва (N03)j на частоті 1 кГц спостерігаються аномалії в у вигляді максимумів, висота яких зменшується з підвищенням частота. На частоті 10 кГц аномалії приймають вигляд «сходинок». Ці максимуми є носять релаксаційний чаршстер і зумовлені реорієнтаційними коливаннями груп NO/ п кристалічній гратці нітрату свинца і нітрату барія. У иипадку 03)7 на частоті 1 кГц спостерігається «розмитий» максимум є, що майже не змінює свого вигляду на частоті 10 кГц. Такс відрізненім температурної поведінки с дтя Sr(N03)2 очевидно пояснюється меншими розмірами елементарної комірки нітрату стронція порівнянно з розмірами елементарних комірок нітрату барія і нітрату ешшця.

Відзначається, що на кривих fgS (ТІ п області низькотемпературних фазових переходів спостерігається два максимума: один з них має місце при температурах фазопнх переходів, інший- зсунутий в область низьких темпертур і може свідчити про початок формування доменної структури в низькотемпературній ф;ізі.

а)

б)

бго «Го'боо 6)0' сго

.... І ... .

■1*0 СО 4ҐО 4Т04С0 Ц04?0 1430 440

гїо г?о гТо гЛо гю гго г<о г«о

040 ОЙ) 020 .040 ,060

гїо гїо ?ГоГІоїю їго ?4о ?бо

* • ■ г -»•

ЇГО ї?0 *00 ЦО 440

. гг0 ЄТо 5оо 5Іо.йр .

Мал. І. а) Зовнішній вигляд фотографії зворотної гратки кристалів 8г(КОз)з нульового порядку відбиття (кімнатна температура);

б) схема, що ілюструє фотографію зворотної гратки .

Мал. 2. Температурні залежності сигналів генерації другої гармоніки для монокристалів: РЬ(МОз)2 (а), ,?^Оз)2 (б), Ва^О^ (в) в області низьких температур; І - область насичення; П - область лінійного зменшення інтенсивності сигналу ГДГ . '

Кристали Pb(NOj)j спостерігалися за допомогою мікроскопу МИН-8 d діапазоні температур 230 К - 2.93 К. Жодних зиднмих змін помічено не було.

Виміри • температурні« залежностей є в області низьких -температур ка частоті І кГц для зразків Pb(N03)j з різною коиценграцієго груп ОН\ що заміщають в кристалічній грагці групи NOj", показали. що наявність таких ОН' - груп впливає на температуру фазового переходу в фазу Р2Д зеуваючи його d сторону високих температур таким чином, що фала P2j3 може реалізуватися навіть при кімнатній температурі Таким чином, показана взаємодія двох чинників, які бшшвзють на правильне визначення простороьої іруїш симетрії, про жу говорилося в попередній 1'лаві.

Дослідження температурних залежностей а в області високих температур показали наявність аномалій на кривих є (Т) при температурах 403 - 418 К для нітрату барія, 463 - 478 К для нітрату ешшця і .588 - 603 К дня нітрату стронція. Ці аномалії мають вигляд «плато» на тлі монотонного зростання е з підвищенням температури. Дослідження кристалів під мікроскопом показали, що при достатньо швидкому нагріві або охолоджуванні кристали, досяпгувши температур, яким відповідають аномалії s, вчиняоть скачкоподібний рух, що супроводжується характерним звуком, що нападус клацання.

На кривих îgS (Т) в області високих температур не було помічаю . жодних аномалій. З тдвищешмм температури спостерігається монотонне зростання tgfi (Т). Така поведінка tgS (Т) свідчить про великий вклад провідності в діелектричні втрати.

В області високих температур були зміряні температурні залежності провідності о і побудовані графіки Inet (1/Т). При температурах, більш високих, ніж температури аномалій є, провідність зростає на декілька порядків. Полічені енергії активації для різноманітних дільниць кривих іпст (1/Т) і зроблено висновок, що при високих температурах в кристалах має місце іоіша провідність. На підставі даних по фотографуванню зворотних граток кристалів при високих температурах, що приводяться в попередній главі, і дослідженням кристалів при високих температурах, наведеним в нинішній главі, зроблено висновок, що при високих температурах в кристалах здійснюється ще одна, високотемпературна фаза, а температури аномалій є, що спостерігаються, відповідають температурам фазових переходів між цією фазою і фазою РаЗ.

П’іГїа глава присвячена розгляду симетрійних аспектів фазових переходів о нітратах даоваяеішшх елементів. На підставі простих міркуааннь робиться висновок, що нарафаза, яка здійенкктьея в сполучення*, що досліджуються, при високих

температурах онисутся просторовою групою РгоЗ. Цч означає, що в парафазі мас місце вільне обгртаїпи груп NO3 всередині елементарної хпмірки, а заморожування такого обертання з пониженням температури призводить до фазового переходу в фазу РаЗ. Цей перехід супроводжується повосьмерінням елементарної комірки. Згідно з теоретико- груповим аналізом фазовий перехід в межах кубічної cumvwií із збереженням примітивної іратки Бряве може здііісшоватися тільки лише з попосьмерінішм елементарної комірки, що підтверджує зроблені висновки. Таким чином, в нітратах двоаалсігпглх елементів реалізуються парафаза РіпЗ і здійснюється низка фазових переходів !>т!і< >Р,г?оР213.

Відзначається, що фазовий перехід РтЗоРлЗ характерніш дяя пефероїиа (при гшсому фазовому переході виникають три дробові трансляції, а параметром порідку служить мікроскопічна величина). Фазовий перехід Prn3<->P2j3 характерний для фероїкіп вищого порядку. В якості параметру порядку при цьому фазовому переході обгозорюсться можливість вибору тензору квадргтичноі СПРИЙНЯТЛИВОСТІ % ід. В ШІШОМу РППаДКу ВСІ НЄ рІВКІ ІП/ДЮ КОМПОІІЄІГГИ цього тензору1 рівні компоненті Хм- Приводяться графіки температурній залежностей х н дня Pb(N03);. Ba(NOj)2 і Sr(N03)2, побудовані на підставі температурнкх залежностей інтенсивності сигналу генерації другої гармонік», що були наведені в главі 3. З графіків X h (Т) видно, що ці величини змінюються так, як повинен змішояапіся параметр порядку при фазових переходах першого роду, близьких до другого. .

В шостій главі наведені результати вимірів п’мооптлчніїх коефіцієнтів монокристалів нітрату світця. Вони ріпні'

1/2 n¡j* (ли .л п)~- 42.1 Брюстер;

1 !2по (яц .я із)”- 65.8 Бргостер;

16.0 Брюстер.

Відзначена гарна відповідність наши вимірів даним, що опублікувалися в літературі. Дня поріаішиш наведені відповідні коефіціеігш для кращих п’єзоогггачшпс матеріалів, такігх, як KDP, ADP та калієвий галун. На підставі такого порівняння зроблений висновок, що кристал: Pb(NOj)2 доброї оптичної якості можуть бути використані т матеріал для п'езооппгтних перетворювачів. Виміри мікротвердості природних граней (111) та (100) , і величин компонент Сц і с.ц тензору пружних сталих кристалів Ba(N03)j і Sr(NOj)2 говорять про задовільні механічні ; і шішосш харахгеристякй, що дозволяють використовувані кристали в якості матеріалів для п’єзооптичних перетворювачів. Оіфемо обговорюється анізотропія цих величин. '

В рглділі «Оспоапі впспошш робота» сформульовані основні висновки і результати роботи:

1. Підібрані умови шіроіцуваїшя і вирощені великі монокристали РЬ(МО;)і, Вр/МОз)^ і 5г(і'«Оі)і доброі оптичної' якості.

2. Встановлено, ідо при кімнатній температурі структура кристалів РЬ(ТЮ,)2, Ва(Ы05)2 і 8г(1''!03)і> що містять мінімальну кількість домішок, описусгься центросиметричною просторовою групою РаЗ. Пояснені фпичга причини, які вплиашоть на структуру крист алів при кімнатши температурі. З одного боку, на структуру кристалів впливає телтсратурна близькість двох фаз - РаЗ і Р.2і1 З іншого боку, на неї впливає наявність в кристалічній гратці груп ОН" , що заміщають груш N03'. Показано, що ці два чинника взаємодіють між собою.

і. Встановлено, що в нітратах, барію, стронцію та свинцю :ідійсщоєгех& тика фазових перехода.. РіпЗ<->РаЗ<->Р2,3. Фазовий перехід РтЗ<->РаЗ характерний для исфероїків, а фазовий перехід РтЗ«г>Р2іЗ характерний дня фєроїків вищого порядку.

4. Показано, що до такої низки фазових переходів в кристалах призвод ить особлива рухливість груп N03' в їх кристалічній гратці.

5. Зміряні п'езоопгичні коефіцієнти кристалів РЬ(їч’Оз)з, змірпіі мікротвердість та пружні сталі кристалів РЬ(Ы03)2, Ва(К03)2 і 5і'(Гч,03)2, на підставі чого зроблений висновок, що кристали можуть бути застосовані як матеріали для п’єзооптичних перетворювачів.

СПИСОК ПУБЛІКАЦІЙ ПО ТЕМІ ЛИСР-РТАІ1ІЇ

1. Волшшский М.Д., Дудник Е.Ф., Коломоец А.Г., Мнушюша И.Е. Нитрат свіища - перспекгшшый пьезооптический материал // Тезисы докладов Щ Всесоюзной конференщш «Актуальные проблемы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов и их роль в ускорении научнотехнического прогресса»,- М.: НИИТЭХИМ.- 1987,- с.34.

2. Дудник Е.Ф., Коломоец А.Г., Гайдар И.В., Моисеенко В.Н. Реальная структура и фазовые переходы в нитратах двухвалентных элементов // Тезисы докладов 1 советско-польского симпозиума по физике сегнегоолектриков и родствгнных материалов.- Киев.-1990.- с. 136-137.

3. Дудник Е.Ф., Коломоец А.Г., Гайдар И.В., Моисеенко В.Н. Реальная структура и фазовые переходы в нитратах двухвалентных элементоп // Кристаллография.- 1991- т.36.- с. 1207-1210.

•4 Дудник Е.Ф., Коломоец А.Г., Волішиский М.Д. Микротвердость и упругие свойства нитратов двухвалентных элементов // Пьезоэлектрические материалы и преобразователи (доклады 1-ю.

межведомственного семинара «Физика прочности сспгстоэлекгрмков и родственных материалов»).- Ростов-на-Дону.- 199).- с.34-39.

5. Дудшгк Б.Ф., Коломоец Л.Г., Бондаренко ЕВ. Диэлектрические свойства некоторых нитратов двухвалентных элементов // Тезисы докладов V Всесоюзной школы - сешшара по физике сепнетсхпастико».- Улсгоро/1 • 1991- с. 6S.

6. Dudnik E.F., Kolomoets A.G. and Bondarenko B.V. Dielectric Properties of Some Divalent Nitrates // Ferroelectric».- 1992.- vol. 130,- pp. 351-359.

7. Dudnik E.F., Kolomoets A.G. and Katkov V.F. Phase Transitio' ' in Divalent Nitrates // Hie 9* International Meeting on Ferroelectricity (Abstracts). - Seoul, Korea, 1997, August 24-29,- p. Р-20-Ш-282.

S. Дуднік О.Ф., Коломосць Г.Г., Катков В.О. Фазові перехожі в нітратах двоваленпшх елементів // Укр. фіз. Журнал,- ] 997.-42,-№5,- с.593-594.

9. Dudnik E.F., Kolomoets A.G., Katkov V.F. Phase Transitions Peculiarities іл Divalent Nitrates // 7й International' Seminar on Ferroelastic Physics (Abstracts).- Kazan, Tatarstan, Russia, 1997, June 24-27,-p. P07-2. '

Коломоєць Г.Г. Фазові переходи n нітратах двовалентних елементів.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математи’ппіх наук за спеціальністю 01.04.07 - фізика твердого тіла, Дніпропетровський держалішй університет, Дніпропетровськ, 1998.

Захшцаегься 9 наукових робіт. Вцлилсло шізку фазових переходів’ Pm3oPa3<->P2i3 d нітратах двовалентних елементів Pb(N03)2,' Ba(N03)3 та Sr(N03)2. Фазовий перехід РтЗ-^-Р2іЗ характерний для фєроїків вищого пораду, а фазовий перехід РпіЗ<->РаЗ характерний для нефероїіав. Встановлено, що кристали Pb(N03)3, Ba(N03)2 та Sr(N03)2, які містять мінімальну кількість домішок, при кімнатній температурі належать до просторово? групи РаЗ. На структуру кристалів ьри кімнатній теіяіературі впливає температурі'?., близькість фаз РаЗ та P2j3, а також наявність в їх кристалічній гратці груп ОН\ які замішують груші • ]\’03". Виміряні п’єзооптичні константи !фнсталік РЬ(К03)з, а також мікротвердість та пружні сталі кристалів Ffc(N03)3, Ba(N03)j та Sr(N03)2. Кристали рекомендовані як матеріали для л’єзооптнчшк перетворювачів.

Ключові слова: фазовий перехід, діелектрична. проншацеть, симетрія кристалу, кристалічна гратеа, реїлгеїгографічніїй аналіз, просторова група симетрії, фероїк вищого порядку, .

Ксшсмосц А.Г. Фазовые переходы в нитратах дпухвплсгтшх

ЭЛСАЯЯГГСВ.

Диесертаздш ка соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук но специальности 01.04.07 - физика твердого ■тела. Днепропетровский государственный университет, Днепропетровск, 1998.

Защищается 9 научных работ. Обнаружена цепочка фазовых переходов Pm3<>Pa3<->P2i3 в кристаллах нитратов двухвалентных :>лемешов Pb(N03)2, Ва(ЫОэ)з и Srf[Nr03)2 Фазовый переход Prn3<->P2i3 характерен для ферроихов бысшсго порядка, а фазовый переход Pm3f*Pa3 харшл'ерен дяз неферрошев. Установлено, что кристаллы Pb(N03)j, Ба(КОз)^ и Sr(N03)b содержащие минимальное количество примесей, при хоьшзтной температуре принадлежат пространственной группе РаЗ. На сгрукгуру кристаллов при комнатной температуре алняст температурная близость фаз РаЗ и P2i3, а также наличие в кристаллической решетке гру/ш ОН", замещающих группы NO3'. Измерены пьезооптичеегше коэффициенты кристаллов Pb(N03)2. а также мккротвердость н упруга« константы кристаллов Pb(N03)3, Ba(N03)3 и Sr(N03)j. Кристаллы рекомендованы в качестве материалов для пьйзооятаческих преобразователе!).

Ключевые слова; фазовый переход, диэлектрическая проницаемость, симметрия кристалла, кристаллическая решетка, реттенографический анализ, пространственная группа симмсгрии, феррсих высшего порядка.

Kolomoeis A.G. Phase Transitions in Divalent Nitrates.

Thesis for physical and mathematical science candidate's degree on speciality 01.04.07 - solid state physics, Dnepropetrovsk State University, Dnepropetrovsk, 1998,

9 scientific papers are presented. A chain of the phase transitions Рт30?а30Р2)3 in the crystals of divalent nitrates Pb(N03)2, Ba(NOj)2 and Sr(N03)2 is established. Phase transition Pm3<->P2l3 is proper for high rank ferroics, and phase transition Pm3<->Pa3 is proper for nonferroics. Pb(K03)j, Ba(N03)2 and Sr(N03)2 crystals, that indudc minimum quantity of impurities are established to belong to the space group РаЗ ol room temperature. At room temperature the structure of the crystals depends of both temperature neighbourhood of the РаЗ and P2i3 pliases and prcsencc of OH' gioups, wich ere replace NCVgroups in the crystal grate. The piezoaptic constants of Pb(NO»)a crystals arc measured, as well os rmcrohardnes.s and elastic moduli of Pb(NO>)j, Ba(NOj>j and Sr^NO})j

crystals. The crystals are recommended os iriRierisb for piezooptic trarisformators.

KfiX-MJ'ils; phsse transition, dielectric coratant, crystal symmetry, ctystol grate. X- ray diffraction «nalysis, space group, high rank ierroic.

iTspyti,. cbvoi/ &a/u. /oc9-ice?.