Феноменологическая теория фазовых переходов, описываемых многокомпонентными параметрами порядка, в приповерхностной области кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Заключение.

Изложенный в настоящей работе материал позволяет сформулировать следующие основные научные результаты и выводы.

1. Теоретико-групповые методы применены для исследования симметрии полубесконечных кристаллов,описываемых как симморфными, так и несимморфными пространственными группами, на основании чего выведены основные типы термодинамических потенциалов, описывающих особенности фазовых переходов в приповерхностной области.

2. Развит метод исследования фазовых переходов в ограненных кристаллах, описываемых многокомпонентными параметрами порядка, основанный на раздельном интегрировании уравнений состояния по угловым и радиальным переменным.

3. Выявлены основные особенности и построены фазовые р-Т - диаграммы для фазовых переходов в приповерхностных слоях, описываемых двухкомпонентными параметрами порядка.

4. Установлена возможность вовлечения вблизи поверхности в число параметров порядка мод, не являющихся критическими в объеме кристалла. Показано, что это происходит по причине билинейного взаимодействия критической и некритической степеней свободы, обусловленного понижением симметрии кристалла вблизи поверхности.

5. Показано, что описанный выше механизм, основанный на смешивании критической и некритической моды может быть причиной повышения температуры фазового перехода кубическая-тетрагональная фаза в КМпРз. Эти результаты согласуются с экспериментальным исследованием кристаллов КМпРз методом рассеяния ионов гелия.

6.Показано, что причина отклонения магнитных моментов вблизи поверхности в магнитных фазах РезВОб от легких направлений может заключаться в описанном в работе

108 межмодовом смешивании. Показано, что такое межмодовое взаимодействие может приводить к расширению области существования смешанного состояния в данном объекте.

7. Установлено существование дополнительных неустойчивостей сверхструктуры в неоднородной области, разделяющей домены полидоменного кристалла по сравнению с однодоменным состоянием. Причиной этого является конденсация в доменной стенке несконденсированных в объеме домена компонент параметра порядка.

8. Показано, что наблюдаемая в СеАЬ несоразмерная магнитная фаза может возникать в неоднородной области, разделяющей домены антиферромагнитной фазы. Установлено, что такой фазовый переход должен происходить при более высоких температурах, чем фазовый переход в несоразмерную фазу в однокомпонентном кристалле.

1. Звездин А.К., Уточкин С.Н. Новые поверхностные структуры и спин-переориентационные фазовые переходы в анизотропных магнитных сверхрешетках //Письма в ЖЭТФ.-1993.- Т. 57, №7,- С.424-428.

2. Мамаев Ю.А., Петров В.Н., Старовойтов С.А. Антиферромагнитная связь на поверхности EeNi3 //Письма в ЖЭТФ.-1987.- Т.13, №24.- С.1530-1532.

3. Skotski R., Waldfried С., Dowben P. A. The influence of the surface on the spontaneous magnetization of Gd thin films //J. Phys.: Condens. Matter.- 1998,- V.10, №26,- P.5833-5838.

4. Temperature-dependent surface magnetization of FeNi3 (111) studied by spin-resolved appearance potential spectroscopy/ Reinmuth J., Donath M., Passek F., Petrov V.M. .-J. Phys.: Condens. Matter.- 1998,- V.10, №18,- P.4027-4034.

5. Kaneyoshi T.Surface magnetism, magnetizaton and anisotropy at a surface //J. Phys.: Condensed Matter.-1991,- V.3.- P. 4497-4522.

6. Siegmann H.C. Surface and 2D magnetism //J. Phys.: Condensed Matter.- 1992,- V.4.- P. 8395-8434.

7. Ландау Л.Д. К теории фазовых переходов / Собр. тр. Т.1.- М.:Наука, 1969.- С.234-261.

8. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Статистическая физика. Часть 1.- М.: Наука, 1976.- 567 с.

9. Каганов М.И., Омельянчук А.Н. К феноменологической теории фазового перехода тонкой ферромагнитной пластины //ЖЭТФ,-1971.- Т.61, №4(10).- С. 1679-1685.

10. Mills D.L. Surface effects in magnetic crystals near the ordering temperature //Phys. Rev. В .-1971,- V.3, №11.- P.3887-3895.

11. Дефекты вблизи точек фазовых переходов: приближение квазиизолированных дефектов /Лебедев Н.И., Леванюк А.П., Морозов А.И., Сигов А.С. -ФТТ.- 1983,- Т. 25,10.-С.2975-2978.

12. К теории рассеяния света в кристаллах с дефектами вблизи точек фазовых переходов /Лебедев Н.И., Леванюк А.П., Морозов А.И., Сигов А.С. -ФТТ,- 1983.- Т. 25, №10.-С.2979-2987.

13. Лебедев Н.И., Леванюк А.П., Сигов А.С. Поляризованные дефекты и аномалии свойств кристаллов при фазовых переходах //ЖЭТФ.- 1983.— Т.85, №4(10).- С. 14231436.

14. Бульбич А.А., Гуфан Ю.М. О необходимости понижения симметрии доменной стенки вблизи фазовогоперехода переупорядочения //ЖЭТФ.- 1988.— Т.94, №6.- С. 121-132.

15. Сонин А.С., Таганцев А.К. Циркуляционные линии и движение антифазных границ в несобственном сегнетоэлектрике // ЖЭТФ .- 1988,- Т.94, №2.- С. 315-326.

16. Леванюк А.П., Минюков С.А. Об эволюции приповерхностных искажений структуры кристаллов вблизи точек структурных фазовых переходов //ФТТ,- 1983.- Т. 25, №9.-С.2617-2622.

17. Каганов М.И., Карпинская Н.С. Роль поверхностной энергии в фазовом переходе из парамагнитного состояния в ферромагнитное //ЖЭТФ.- 1979.-- Т.76, №6,- С. 21432157.

18. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред.- М.: Наука, 1982.- 620 с.

19. Зенгуил Э. Физика поверхности.- М.: Мир. 1990,- 536 с.

20. Ohno К., Otake Y. Critical behavior of surface-layer magnetization at bulk Tc: Extraordinary transition//Phys. Rev. В . -1989 .- V.39, №13 .- P.9764-9767.

21. Lipowsky R. Critical surface phenomena at first-order bulk transitions //Phys. Rev.Lett.-1982,- V.49, №21.- P.1575-1578.

22. Kroll D.M., Lipowsky R. Interface derealization transitions in semi-infinite systems //Phys. Rev. В .-1983,- V.28, №11,- P.6435-6442.

23. Kaneyoshi Т.Wetting transitions in semi-infinite Ising ferromagnet //Sol. St. Commun.-1989.- V.71, №10,- P. 863-865.

24. Каганов М.И. Поверхностные переориентационные переходы //ЖЭТФ.- 1980.- Т.79, №4(10).-С. 1544-1553.

25. Васильев М.А., Городецкий С.Д., Мосейчук A.M. Атомное упорядочение поверхности грани (111) монокристалла FeNi3 //Поверхность.-1991.- №1.- С.130-138.

26. Васильев М.А., Городецкий С.Д., Шевченко М.Б. Рассеяние низкоэнергетических электронов поверхностью ферромагнетика в окрестности точки Кюри //Поверхность.-1991,- №7.- С.50-54.

27. Observation of a surface magnetic phase transition on Cr (100)/Klebanoff L.E., Robey S.W., Liu G„ Shirley D.A. .-Phys. Rev. В .-1984.- V.30, №2.- P. 1048-1051.

28. Бехштгут Ф., Эндерлайн П. Поверхности и границы раздела полупроводников.- М.: Мир, 1990,- 448 с.

29. Изюмов Ю.А., Сыромятников В.Н. Фазовые переходы и симметрия кристаллов.- М.: Наука, 1984.-246 с.

30. Физика сегнетоэлектрических явлений /Смоленский Г.А., Боков В.А. и др.; под ред. Г.А. Смоленского.- JL: Наука, 1985,- 396 с.

31. Toennies J.P., Vollmer R. He-atom scattering studies of the structure and dynamics of the KMnF3 (001) surface and the 186 - К phase transition // Phys. Rev. В .-1991.- V.44, №18-2.-P.9833-9852.

32. Hohli U.T., Rohrer H. Separation of the D^ and Oh phases near the surface of SrTi03 //Phys. Rev.Lett.-1982.- V.48, №3.- P.188-191.

33. Terauchi H., Noda Y., Yamada Y. X-Ray critical scattering in NH4Br //J. Phys Soc Jap.-1972.- V.32, №6.- P.1560-1565.

34. Burandt В., Press W., Haussuhl S. Near-surface X-ray critical scattering from a NH4Br (1 -10. surface //Phys. Rev.Lett.-1993.- V.71, №8.- P.l 188-1191.

35. Камзин A.C., Григорьев JI.A. Поверхностные и объемные магнитные свойства РезВОб в области температуры Нееля //Письма в ЖТФ,- 1990.— Т.16, №15.- С. 48-52.

36. Камзин A.C., Григорьев Л.А. Мессбауэровские исследования спин-переориентационного перехода в поверхностном слое и объеме РезВОб//ФТТ.- 1990.Т. 32, №2.-С.364-367.

37. Камзин A.C., Григорьев Л.А. Исследования магнитных свойств поверхности в области температуры Нееля антиферромагнетика РезВОб методом мессбауэровской спектроскопии // Письма в ЖЭТФ.- 1993.- Т.57, №9,- С. 538-542.

38. Камзин A.C., Григорьев Л.А. Исследования спин-переориентационного фазового перехода на поверхности и в объеме Fe3B06//ЖЭТФ,- 1993,- Т.104, №4(10).- С. 34893511.

39. Камзин A.C., Григорьев Л.А. Исследования спин-переориентационного фазового перехода на поверхности РезВОб методом мессбауэровской спектроскопии //Письма в ЖЭТФ,- 1993,- Т.57, №9.- С. 543-547.

40. Камзин A.C., Григорьев Л.А., Камзин С.А. Мессбауэровские исследования переориентационного фазового перехода на поверхности и в объеме макрокристаллов Fe3B06, допированных ионами Оа//ФТТ,- 1994.- Т. 36, №5.-С.1399-1415.

41. Камзин A.C., Григорьев Л.А. Исследования магнитных свойств поверхности и объема РезВОб в области температуры Нееля методом одновременной гамма, рентгеновской, и электронной мессбауэровской спектроскопии //ФТТ.- 1994.- Т. 36, №5.-С.1271-1283.

42. Камзин A.C., Сырников П.П., Камзин С.А. Синтез и мессбауэровские исследования монокристаллов РезВОб, допированных ионами Ga/M>TT.- 1994.- Т. 36, №4.-С.1051-1059.

43. Магнитная структура РезВОб / Мальцев В.И., Найден Е.П., Жиляков С.М., Смолин

44. Р.П., Борисюк Л.М. -Кристаллография . 1976. - Т.21, №1. - С113-117.

45. Novicov S.M., Sakhnenko V.P. Peculiarity of the atomic and magnetic structure of the high -temperature superconductors and heavy-fermion materials //HTSC and tunneling phenomena. Proceedings of the 1 International symposium .-Donetsk, 1992.-P.42.

46. Novicov S.M., Pavlov A.N., Sakhnenko V.P. Atomic structure peculiarities of surface and domain boundaries in high-temperature superconductors //HTSC and localization phenomena-Singapore: World Scientific Publishing Co, 1992.-P.336-343.

47. Новиков C.M., Павлов A.H., Сахиеико В.П. Субдоменная структура доменных границ в неферроиках и ферроиках высшего порядка //Физика сегнетоэластиков. Тезисы докладов 5 Всесоюзной школы-семинара.- Ужгород, 1991.-С. 134.

48. Ковалев О.В. Неприводимые и индуцированные представления и копредставления федоровских групп.-М.: Наука, 1986.- 367 с.

49. Новиков С.М., Сахненко В.П. Особенности ферроических фазовых переходов вблизи кристаллической поверхности //Физика сегнетоэластиков. Тезисы докладов 5 Всесоюзной школы-семинара.- Ужгород, 1991.-С.7.

50. Novicov S.M., Sakhnenko V.P. Influence of crystal surface structure peculiarities on ferroelectric phase transition //Ferroelectricity. Abstracts of the 8 International meeting.-1993.-P.305.

51. Гуфан Ю.М. Структурные фазовые переходы.- М.: Наука, 1982.- 304 с.

52. Pandit R., Wortis М. Surfaces and interfaces of lattice models: Meanfield theory as an area-preseving map//Phys. Rev. В.- 1982.- V. 25, №5.- P. 3226-3242.

53. Ориентационные переходы в редкоземельных магнетиках/Белов К.П., Звездин А.К., Кадомцева A.M., Левитин Р.З.- М.: Наука, 1979,- 320 с.

54. Зародышеобразование на двойниковых границах в кристаллах, испытывающих структурный фазовый переход вблизи особых точек фазовых диаграмм./Бульбич А.А.,

55. Дмитриев В.П.и др.-ЖЭТФ.-1990.- Т.98, №3(9).-С.1108-1122.

56. Ishibashi Y. Structure and physical properties of domain walls//Ferroelectrics.- 1990.-V.104.- P.299-310.

57. Новиков C.M., Сахненко В.П. Аномальные диэлектрические свойства несегнетоэлектрических многодоменных кристаллов //Физика сегнетоэлектриков. Тезисы докладов 13 конференции.- Тверь, 1992.-С.154.

58. Буздин А.И., Меньшов В.Н., Тугушев В.В. Локализованные состояния на дефектах при электронных переходах в фазу солитонной решетки //ЖЭТФ.- 1986.-- Т.91, №6(12).- С. 2204-2219.

59. Леванюк А.П., Санников Д.Г. Теория фазовых переходов в сегнетоэлектриках с образованием сверхструктуры, не кратной исходному периоду // ФТТ .-1976.- Т. 18, №2,- С423-428.

60. On magnetic ordering of CeAl2/Barbara В., Boucherie J.X., Buevoz J.L., Rossignol M.F., Schweizer J.-Sol. St. Commun.-1977,- V.24, №7,- P.481-485.

61. Изюмов Ю.А. Дифракция нейтронов на длиннопериодических структурах.- М.: Энергоатомиздат, 1987.-200 с.

62. Изюмов Ю.А., Найш В.Е., Озеров Р.П. Нейтронография магнетиков.- М.: Атомиздат, 1981,-312 с.

63. Barbara В., Rossignol M.F., Boucherie J.X. Multiple-q structures or coexistance of different magnetic phases in СеА12//Phys. Rev.Lett. .-1980. V.45, №11. - P.938-941.

64. The magnetic structure of CeAl2 is a non chiral spiral / Forgan E.M., Rainford B.D., Lee S.L., Abell J.s., Bi Y. .-J. Phys.: Condensed Matter.-1990.- V.2.- P. 10211 - 10216.

65. Schefzyk R., Lieke W., Steglich F. Evidence of two magnetic phase transitions in CeAl2. //Sol. St. Commun.-1985.- V.54, №6,- P.525-529.

66. Новиков С.M., Сахненко В.П. Феноменологическая теория частично-модулированныхсостояний антиферромагнетика СеЛЬ/ЛЭТТ.- 1989.- Т.31, №4.-С134-142.

67. Новиков С.М., Сахненко В.П. Особенности антиферромагнитного упорядочения СеАЬ во внешнем магнитном поле//Физика магнитных явлений. Тезисы докладов 6 научного семинара.-Донецк, 1993.- С.114-115.

68. Крайзман И.Л., Сахненко В.П. Несоизмеримые фазы в окрестности мультикритических точек//Письма в ЖЭТФ.- 1984.- Т.40, №5.- С. 173-175

69. Крайзман И.Л., Сахненко В.П. О несоразмерных фазах, индуцированных представлениями, удовлетворяющими условию Лифшица//Кристаллография.- 1986.-Т.31, №1.- С.167-169.

70. Новиков С.М., Сахненко В.П. Несоизмеримые состояния, локализованные на доменных стенках в низкотемпературных фазах антиферромагнетиков//Физика низких температур. Тезисы докладов 26 Всесоюзного совещания.-Донецк, 1990,-С.237-238.

71. Новиков С.М., Сахненко В.П. Возникновение модулированных структур в доменных стенках антиферромагнетиков//Физика низких температур. Тезисы докладов 26 Всесоюзного совещания.-Донецк, 1990.- С.237-238.

72. Kwon J.R., Choo W.K. The antiferroelectric crystal structure of the highly ordered complex perovskite Pb(Ybi/2Nbi/2)03//J. Phys.: Condensed Matter.-1991.- V.3.- P. 2147-2155.

73. Multicomponent twins in crystals having structures of the perovskite and the tetragonal tungsten-bronze type/Gagarina E., Topolov V., Tsikhotski E., Sakhnenko V. .-Ferroelectrics.- 1992,- V.126.- P.335-340.

74. Иследование структуры и фазовых переходов в перовскитовых оксидах РЬгУЬТаОб и РЬ2ЬиТаОб/Гагарина Е.С., Демидова В.В., Еремкин В.В., Новиков С.М., Сахненко В.П., Смотраков В.Г., Титов С.В.Кристаллография.- 1998.- Т.43, №3,- С.1-3.

75. Сахненко В.П.Сегнетоэластическое двойникование кристаллических граней//ДАН