Исследование пироэлектрических явлений в сегнетоэлектриках с различными механизмами электропроводности тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

•ч ** Л , 1 !

I О

. .-с '"*

1 1 поп ¡'¿'национальная академия наук украины 1 1 институт проблем материаловедения

им. И.Н.ФРАНЦЕВИЧА

На правах рукописи

МОРОЗОВСКИЙ Николай Владимирович

г

ИССЛЕДОВАНИЕ ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЯВЛЕНИЙ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ С РАЗЛИЧНЫМИ МЕХАНИЗМАМИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

Специальность 01.04.07 - физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

КИЕВ - 1996

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена в Институте физики Национальной Академии наук Украины.

Официальные оппоненты: Член-корреспондент HAH Украины,

профессор

ГЛИНЧУК Майя Давидовна Член-корреспондент HAH Украины, профессор

ОДУЛОВ Сергей Георгиевич Доктор физико-математических наук, профессор

ПОПЛАВКО Юрий Михайлович

Ведущая организация: Днепропетровский государственный

университет

Защита состоится "/"? " МОЛс^ЦЬ 199ь г. в /4 час, на заседании специализированного ученого совета Д01.88.03 в Институте проблем материаловедения им.И.Н. Францевича НАН Украины (252142, г.Киев-142, ул. Кржижановского, 3).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ИПМ НАН Украины {Киев, ул. Кржижановского, 3)

Автореферат разослан " d " 199fop

Ученый секретарь специализированного совета Д 01.88.03

Ю.Б.ПАДЕРНО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В кругу научных объектов физики твердого тела среди полупроводниковых и диэлектрических материалов особое место занимает класс полярно активных материалов, которые отличаются электрической реакцией генераторного характера на изменение определенного внешнего фактора. Главенствующее положение в этом классе, наряду с пьезоэлектрическими материалами, обладающими электрической реакцией на механическое напряжение, занимают сегнетоэлектрические материалы (СЭМ), которым вместе с пьезоэлектрическими присущи пироэлектрические свойства -электрическая реакция на изменение температуры.

Специфические нелинейные свойства СЭМ служат основой их широкого применения в современной радио-, опто- и акустоэлектронике, интегральной оптике и инфракрасной технике. Исследования последних лет позволили выделить в отдельную группу СЭМ с ионно- и полупроводниковыми свойствами -сегнетоионики (СИ), сегнетополупроводники (СЭП) и сегнетополупроводники - ионики (СЭПИ). Физические свойства и прикладные возможности этих СЭМ еще не раскрыты полностью вследствие тесной взаимозависимости их физических характеристик, что требует всестороннего исследования.

Главным отличительным физическим свойством СЭМ является то, что они становятся носителями пироэлектрических свойств только после перехода в спонтанно поляризованное состояние (СПС), которое возникает при определенной температуре вследствие фазового перехода (ФП) между неполярной параэлектрической (ПЭФ) и полярной сегнетоэлектрической (СЭФ) фазами. В пределах существования СПС СЭМ имеют температурно-и деформационно-зависимую спонтанную поляризацию, что определяет сосуществование пиро- и пьезо-реакции. Это свойство СЭМ является причиной того, что физика СПС стала важным разделом физики твердого тела, для которой проблема ФП является центральной.

В ходе многочисленных исследований ФП, которые связаны с возникновением СПС, данные о поведении свойств СЭМ в окрестности сегнетоэлектрических фазовых переходов (СЭФП) характеризуют СПС недостаточно полным образом, поскольку они относятся лишь к процессу его появления либо исчезновения. Исчерпывающая информация о свойствах СПС может быть получена при исследованиях как в области СЭФП, так и в глубине СЭФ, в частности, в области низких температур (НТ), где в отсутствие ФП происходит НТ-насыщение спонтанной поляризации.

При исследованиях температурных изменений свойств СПС предпочтение отдается пироэлектрическим измерениям, поскольку они дают непосредственную информацию об изменении основной характеристики СПС - спонтанной поляризации Р3 путем прямого

определения ее производной по температуре - пироэлектрического коэффициента у=с1Р8/с1Т, что не может быть получено другими экспериментальными методами.

Расширение круга объектов исследований при переходе от диэлектрических СЭМ к СЭМ с полупроводниковыми и ионно-проводниковыми свойствами (СЭП, СЭИ и СЭПИ) требует выработки определенного подхода к изучению пироэлектрических свойств таких СЭМ. Основой этого подхода является рассмотрение СЭМ как активной среды с пьезо- и пироэлектрической реакцией, а пироэлектрического эффекта - как порожденного собственно СЭМ внутреннего фактора. В ходе изменения температуры СЭМ этот фактор инициирует комплекс взаимосвязанных процессов, которые протекают на микроуровне и проявляются на макроуровне в виде пироэлектрических явлений - комплекса изменений физических свойств СЭМ, стимулированных пироэлектрическим эффектом.

Изучение пироэлектрической реакции СЭП, СЭИ и СЭПИ в широком интервале температур, в пределах которого возможны существенные изменения их электрофизических характеристик, требует модификации методик исследования пироэффекта с учетом специфики этих СЭМ, что представляет собой самостоятельный научно-методический интерес.

Из вышеизложенного следует, что пироэлектрические исследования возникновения, развития и трансформации СПС в СЭМ в широком интервале температур, охватывающем как окрестность СЭФП, так и максимально возможный интервал температур существования СПС, имеют фундаментальный характер для физики сегнетоэлектрического состояния, физики полупроводников и диэлектриков как областей физики твердого тела в целом, а также для физики низких температур и пироэлектрического материаловедения.

Прикладной интерес к исследованиям пироэффекта в широком интервале температур определяется конкретной реализацией их результатов в устройствах современной функциональной электроники, а также потребностью расширения диапазона рабочих температур пиродетекторов в сторону низких температур с целью повышения их обнаружительной способности и с целью их использования в условиях криоокружения, в частности, в глубоком космическом пространстве.

Таким образом, фундаментальный научный интерес для физики сегнетозлектричества, обусловленный расширением круга объектов пироэлектрических исследований и сферы научного внимания на порожденные пироэффектом явления, научно-методический интерес, связанный с развитием и оптимизацией методов исследования пироэффекта, а также практический интерес к использованию сегнетоэлектрических материалов в современной технике, определяют актуальность проблемы исследований

пироэлектрических явлений в сегнетоэлектрических кристаллах с различным характером электропроводности.

Цот> работы состоит в исследовании особенностей температурного и временного поведения динамического пироэлектрического отклика и связанных с существованием пироэлектрического эффекта изменений электрофизических характеристик сегнетоэлектрических материалов с различным типом сегнетоэлектрического упорядочения и характером электропроводности в широком интервале температур для выявления и классификации стимулированных пироэффектом явлений.

Для достижения поставленной цели необходимо было:

- развить методологию и технику фототермомодуляционного пироэлектрического эксперимента в широком интервале температур, в том числе низких, применительно к новым объектам пироэлектрических исследований - фоточувствительным СЭМ с электронной и ионной электропроводностью;

- исследовать температурные зависимости динамического пироотклика в различных режимах в 'широком интервале температур, охватывающем области фазовых переходов и низких температур, для пироактивных систем на основе диэлектрических сегнетоэлектриков и сегнетоэлектрических материалов с полупроводниковым и ионным характером электропроводности;

- выявить и изучить закономерности влияния режима изменения температуры, освещения и отклонений от стехиометрии на вид температурных зависимостей пироэлектрических параметров и влияния глубокого охлаждения на величины этих параметров;

- установить природу термостимулированных изменений, обусловленных реакцией пироактивных сегнетоэлектрических материалов на температурный фактор в широком интервале температур, в частности, в ходе криогенной обработки.

Целью прикладных исследований был поиск пригодных для использования новых свойств сегнетоэлектрических материалов для построения основанных на новых принципах пироэлектрических преобразователей.

Объекты исследования- В соответствии с целью работы были выбраны следующие сегнетоэлектрические монокристаллы:

- из Ы-О-ряда - ниобат, танталат и германат лития (ШЬ03, иТа03, и и2СеОэ, соответственно) с высокой температурой Кюри (Тс=1000 К);

- с водородными связями - триглицинсульфат (ТОБ), {ЫН2СН2С00Н)3Нг304, (Тс = 322 К);

- кристаллогидрат леконтит, №ЫН4 Б04 2Н20, с резким НТФП 1-го рода (Т, = 100 К);

- бескислородные халькогенидные СЭП тиогиподифосфат олова, Зп2Р256, с собственным СЭФП (Тс=336 К) и

селеногиподифосфат олова, Зп2Р2Зе6, с несоразмерной фазой, ограниченной температурами Т0 =193 К и Т| = 223 К;

- фоточувствительные СЭПИ прустит, Ад3Аз53, и пираргирит, Ад3ЗЬ£>з, с последовательностью низкотемпературных ФП различного характера.

Выбранные СЭМ являются достаточно хорошо изученными в окрестности ФП и комнатных темпертур и представляют собой модельные объекты для исследований сегнетоэлектрических свойств, в том числе и пироэлектрических. Они охватывают широкий класс СЭМ с различным характером электропроводности и ФП различного типа, рода и характера.

Часть выбранных для исследований СЭМ широко используется в современной функциональной оптике, опто- и акустоэлектронике и инфракрасной технике (ШЬ03, Ш"а03, ТвЭ), часть является перспективной для такого использования (игСе03 , Б^Ргвв ), часть имеет рекордные нелинейнооптические и низкотемпературные пироэлектрические характеристики (Ад3Аз33, АдзБЬБз ).

Научная новизна результатов работы состоит в следующем: 1. В ходе систематических исследований особенностей температурного и временного поведения параметров динамического пироэлектрического отклика ряда актуальных СЭМ в ходе глубокого охлаждения и последующего нагрева установлены:

- определенные типы низкотемпературных зависимостей амплитуды и фазы пироотклика, а также диэлектрической проницаемости СЭМ, в области НТ-насыщения спонтанной поляризации и дана их интерпретация с учетом пьезоэлектрического и стрикционного вклада во взаимодействие акустических и оптических колебаний кристаллической решетки;

- общий характер НТ-поведения СЭМ с различным типом сегнетоэлектрического упорядочения, характером и температурой сегнетоэлектрических ФП, что соответствует изменению относительной величины вкладов процессов типа "смещение" и "порядок-беспорядок" в сторону преобладания процессов типа "смещение" вследствие замораживания процессов типа "порядок-беспорядок" при низких температурах;

- влияние глубокого охлаждения (криогенной обработки) на величины пироэлектрического отклика, диэлектрической проницаемости, электропроводности и на ход их температурных зависимостей, а также выявлена связь этих изменений с образованием неравновесной НТ-структуры;

- явления локального пироэлектрического повреждения и пробоя, которые в сегнетожестких СЭМ сопровождаются пироэлектрической деградацией, и явление пироэлектрической реструктуризации, которое в сегнетомягких СЭМ

сопровождается пироэлектрической усталостью и релаксационным восстановлением.

Как эффективный фактор, который вызывает несвязанные с ФП низкотемпературные превращения СЭМ, рассматриваются порождаемые собственно СЭМ во время изменения его температуры высокие электрические поля и механические напряжения пироэлектрического, пьезоэлектрического и стрикционного происхождения, индикатором которых является термостимулированное излучение света, сопровождаемое непрерывными и импульсными термостимулированными токами.

2. Впервые проведены комплексные исследования температурных и временных изменений пиро- и диэлектрических параметров , а также нестационарных импульсных и шумовых процессов в пьезоэлектрическом кристаллогидрате леконтите с резким низкотемпературным ФП 1-го рода, в ходе которых:

- в высокотемпературной фазе с пьезоэлектрическими свойствами выявлены переходоподобные пиро- и диэлектрические аномалии, в окрестности которых наблюдаются максимумы шумовых и импульсных токов с отличной от баркгаузеновской топографией;

- установлено существование в высокотемпературной пьезоэлектрической фазе индуцированной пироактивности -пироэлектрической "памяти" факта пребывания в низкотемпературной сегнето-электрической сегнетоэластической фазе, связанное с существованием остаточных деформаций и напряжений, которые возникают в ходе резкого ФП 1 -го рода;

- дана интерпретация существованию "сателлитной" аномалии в НТ-окрестности резкого сегнетоэлектрического сегнетоэластического НТФП 1-го рода как следствия различия температур диэлектрической (упругой) расходимости в условиях постоянных механических напряжений (электрического поля) и деформаций (индукции).

3. Впервые проведены комплексные исследования динамического пироотклика, диэлектрической проницаемости, электропроводности, динамических вольт-амперных и переходных характеристик, а также нестационарных процессов в халькогенидных СЭП с собственным сегнетоэлектрическим ФП и несоразмерной фазой (НСФ), в ходе которых:

- выявлен эффект генерации электрических колебаний в области НСФ и дана его классификация как аналога эффекта Баркгаузена для НСФ;

- в окрестности перехода между НСФ и сегнетоэлектрической (СЭФ) фазой установлено сосуществование несоразмерной и мелкодоменной структуры, отличающейся нулевой исходной степенью макроскопической униполярности;

- выявлена "память" факта пребывания в СЭФ, которая состоит в наличии остаточной пироактивности в НСФ и избыточной электропроводности с пониженной энергией активации в параэлектрической фазе;

- установлено существование в НСФ индуцированного углублением в СЭФ высоколабильного смешанного полярно-несоразмерного состояния с сегнетоэлектрическими свойствами;

- впервые экспериментально определено критическое поле реверсирования поляризации остаточных спонтанно поляризованных микрообластей в НСФ Ес* »100 В/м;

- установлено существование явления стимулированной пироэффектом электропроводности в окрестности собственных сегнетоэлектрических ФП в СЭП.

4. Впервые в широком интервале температур исследовано температурное и временное поведение комплекса пиро-, пьезо- и диэлектрических параметров, темновой фото- и остаточной проводимости и емкости, динамических вольт-амперных и переходных характеристик в окрестности размытых (РФП) и низкотемпературных (НТФП) фазовых переходов в серебряно-халькогенидных СЭПИ. В ходе этих исследований:

- установлен перенос электрического заряда по эстафетному механизму, связанный с протеканием токов, ограниченных пространственным зарядом, при неоднородном распределении подвижных ловушек вследствие микроэлектролитических процессов в приповерхностном слое;

- выявлено электрическое фотоуправляемое моно- и бистабильное пороговое переключение импеданса и пироотклика, особенности которого связаны с состоянием приповерхностного слоя;

- установлено существование приповерхностной фазы специфического слоя с отличными от объемных оптическими, пироэлектрическими и электротранспортными свойствами, которые обратимым образом изменяются при изменении температуры;

- впервые выявлено влияние режима изменения температуры на вид аномалий при РФП и НТФП и в их НТ-окрестностях, а также установлены индивидуальные для каждого ФП проявления эффекта пироэлектрической "памяти";

- впервые исследована кинетика изменений пироотклика в окрестностях наблюдаемых ФП, экспериментально определены температуры "замораживания" диффузии Ад -ионов и оценен интервал фазового превращения при резком НТФП 1 -го рода;

- установлено, что в НТ-окрестности каждого из последовательности ФП существуют особые температурные области в пределах которых наблюдается нетривиальное поведение пироэлектрических и других физических

характеристик, проявление которого зависит от характера и степени действия внешних и внутренних факторов; - установлено существование полного комплекса фотосегнетоэлектрических явлений, в том числе фотостимулированного сдвига температур РФП и НТФП и их фотопроявления (РФП в АдзАэБз) и фотомаскирования (НТФП в Ад3ЭЬЗз), а также фотоиндуцированного обращенного температурного гистерезиса непрерывного ФП в прустите, которые связаны с граничным случаем электрон-фононного взаимодействия - переходом Ад -ионов в квазисвободное состояние.

Наблюдаемые особенности интерпретированы с позиций влияния образующейся в условиях сильных пироэлектрического и пьезоэлектрического эффекта и электрострикции

термодинамически неравновесной системы собственных дефектов Ад+-подрешетки, состояние которых изменяется в ходе каждого из последовательности фазовых превращений.

Научная и практическая значимость диссертационной работы и полученных в ней результатов состоит в следующем:

1. Развита методология исследования комплекса пироэлектрических явлений в СЭМ с различным характером электропроводности на основе фототермомодуляционного пироэлектрического метода.

Разработан аппаратурный комплекс для совместных исследований пиро-, пьезо-, сегнето- и диэлектрических характеристик СЭМ в широком интервале температур с помощью единого усилительно-измерительного тракта.

2. Получен оригинальный комплекс экспериментальных данных по поведению пироэлектрических свойств ряда актуальных СЭМ с различным типом сегнетоэлектрического упорядочения, на основе которого выделена совокупность связанных с пироэффектом явлений на макро- и микроскопическом уровне, отнесенных к классу пироэлектрических явлений.

Установлен экспериментальный критерий отклонения состояния СЭМ в ходе изменения его температуры от термодинамически равновесного в виде характерных импульсных и релаксационных изменений динамического пироотклика, которые сопровождаются явлением термостимулированного излучения света.

3. Результаты диссертационной работы стимулируют дальнейшее развитие физических представлений о механизмах и природе термо- и фотоиндуцированных изменений, свойственных диэлектрическим сегнетоэлектрикам, сегнетополупроводникам и сегнетоионикам. Объяснение совокупности наблюдаемых явлений с единой точки зрения - их пироэлектрической природы,-стимулирует, дальнейшие экспериментальные исследования и развитие теоретических моделей описания известных и вновь полученных экспериментальных результатов с помощью не только

феноменологической, но и микроскопической теории с целью построения общей теории пироэлектрических явлений.

4. Основные выводы диссертации относительно пироэлектрических явлений имеют отношение не только к исследованным СЭМ и тем группам СЭМ, к которым они относятся, но распространяются и на другие материалы, спонтанно поляризованное состояние которых характеризуется существованием пьезо- и пироэлектрической активности, в частности, на пироэлектрики-полупроводники семейства АгВ6.

5. Получен ряд результатов прикладного значения:

- СЭМ, в которых выявлен НТ-максимум динамического пироотклика, предложены для использования в низкотемпературных пироэлектрических приемниках излучения с интервалами рабочих температур, перекрывающимися в диапазоне (6-60)К;

- явление температурного "переключения" пиро-, диэлектрических и полупроводниковых параметров СЭПИ в ходе резкого ФП предложено для построения порогового типа датчиков оптического и инфракрасного излучения;

- эффект 180°-изменения фазы динамического пироотклика предложен для использования в фазочувствительных пироэлектрических приемниках излучения изотермического и неизотермического типа;

- явление пироэлектрического пробоя предложено для использования в датчиках изменения температуры прямого и конвективного теплообмена;

- выявлены преимущества использования для чувствительных элементов пироэлектрических преобразователей пироактивных СЭП, которые объединяют высокие величины пироэлектрических факторов качества с возможностью управления электропроводностью путем введения соответствующих примесей, а также управления величинами пироотклика, коэрцитивного поля и электропроводности с помощью освещения.

выносимые на защиту. В диссертации

автор защищает:

1. Результаты детальных исследований низкотемпературного поведения амплитуды и фазы динамического пироотклика сегнетоэлектрических материалов (СЭМ) с различным типом и температурой сегнетоэлектрического упорядочения, на основе которых:

- выявлены специфические особенности поведения пироэлектрических характеристик в области низкотемпературного насыщения спонтанной поляризации и дана их интерпретация как следствия наличия пьезоэлектрической и стрикционной составляющих во

взаимодействии оптических и акустических колебаний кристаллической решетки;

- установлен общий характер низкотемпературного поведения СЭМ типа "смещения" и типа "порядок-беспорядок" и дана его интерпретация как следствия изменения относительного вклада процессов типа "смещения" и "порядок-беспорядок" вследствие "замораживания" последних при низких температурах.

2. Результаты экспериментальных исследований низкотемпературного пироэффекта и сопутствующих явлений в ряде пироактивных СЭМ, которые позволили установить влияние условий глубокого охлаждения (криогенной обработки) на вид температурных зависимостей пиро- и диэлектрических параметров и дать интерпретацию наблюдаемых изменений как следствия:

- локального пироэлектрического повреждения и пробоя, что приводит к пироэлектрической деградации в сегнетожестких СЭМ;

- низкотемпературных реструктуризации и дефектообразования, что приводит к пироэлектрической ' утомляемости и релаксационному восстановлению в сегнетомягких СЭМ.

3. Результаты комплексных исследований температурного поведения пиро- и диэлектрических характеристик, а также параметров нестационарных импульсных и шумовых процессов в кристаллах пьезоэлектрического кристаллогидрата леконтита с резким температурным ФП 1 -го рода, на основе которых:

- в высокотемпературной фазе с пьезоэлектрическими свойствами выявлены пиро- и диэлектрические переходоподобные аномалии, которые сопровождаются нестационарными токами небаркгаузеновского типа;

- установлено существование индуцированного углублением в низкотемпературную сегнетоэлектрическую-сегнетоэласти-ческую фазу пироэлектрического эффекта и дана его интерпретация как следствия существования остаточных деформаций и напряжений, приобретенных в процессе резкого ФП 1-го рода;

- существование "сателлитной" аномалии в низкотемпературной окрестности ФП 1-го рода интерпретировано как следствие различия температур диэлектрической расходимости свободного и зажатого кристалла и упругой расходимости при постоянном электрическом поле и индукции.

4. Комплекс результатов по исследованию температурных и временных изменений пиро- и диэлектрических параметров, динамических вольтамперных и переходных характеристик сегнетополупроводников с собственным сегнетоэлектрическим ФП и несоразмерной фазой, на основе которых:

- дана классификация выявленому эффекту генерации электрических колебаний как аналога эффекта Баркгаузена для несоразмерной фазы;

- состояние перед углублением в сегнетоэлектрическую фазу при переходе в нее из несоразмерной охарактеризовано как сосуществование несоразмерной и микродоменной структуры с нулевой исходной степенью макроскопической униполярности;

- состояние в несоразмерной фазе после углубления в сегнетоэлектрическую фазу охарактеризовано как смешанное полярнонесоразмерное, которое вместе с ненулевой степенью униполярности имеет низкое критическое поле реориентации поляризации остаточных сегнетоэлектрических областей.

5. Результаты комплексных исследований температурного и временного поведения пиро-, пьезо- и диэлектрических параметров, а также динамических вольт-амперных и переходных характеристик и его изменения под влиянием разных скоростей изменения температуры, освещения и отклонений от стехиометрии для фоточувствительных серебряно-халькогенидных

сегнетополупроводников-иоников с низкотемпературными ФП различного характера, на основе которых:

- установлена существенная роль собственно-дефектной подсистемы в формировании "аномальных" аномалий при низкотемпературных ФП и "сателлитных" аномалий в их низкотемпературной окрестности;

- дана интерпретация наблюдаемым особенностям как следствия влияния индуцированного термодинамически неравновесного состояния, которое возникает вследствие процессов образования собственных дефектов в условиях сильных пиро- и пьезоэффекта и электрострикции;

- установлено существование полного комплекса фотосегнетоэлекгрических явлений, а также фотопроявления и фотомаскирования низкотемпературных ФП, связанное с освобождением Ад+-ионов под действием освещения.

6. Методологию исследований пироэлектрических явлений в СЭМ с раз-личным характером электропроводности и уровнем фоточувствительности в широком интервале температур с помощью комплекса модуляционных и динамических методов.

Совокупность результатов диссертационной работы и сделанных на их основе выводов и сформулированных основных положений, выносимых на защиту, представляют собой основы нового направления в физике полярного состояния - "Физические основы пироэлектрических явлений в полярных материалах".

Часть отдельных результатов и выводов диссертационной работы представляет собой вклад в дальнейшее развитие научного направления "Исследования конденсированного состояния вещества в экстремальных условиях".

Вклад автора в разработку проблемы. Личный вклад автора в полученные научные результаты, которые являются основой научных положений диссертации, выносимых на защиту, состоит в следующем:

- формулировании идей и обосновании задач исследований, а также выборе направления и объектов исследований;

- развитии и постановке методик проведенных исследований пироэлектрических явлений в широком интервале температур;

- выполнении измерений или непосредственном руководстве измерениями и получении всех представленных в диссертации данных по поведению пиро-, пьезо- и диэлектрических характеристик;

- выдвижении основных физических идей в ходе интерпретации полученных данных, в том числе тех, которые опубликованы в соавторстве;

- формулировании научных положений, выводов и обобщений, написании статей.

Степень достоверности и обоснованности научных результатов, положений и выводов диссертации определяется:

- получением экспериментальных результатов с использованием комплекса аппаратуры с внутренней системой калибровки;

- хорошей воспроизводимостью экспериментальных данных;

- взаимной согласованностью с результатами других независимых экспериментальных и теоретических исследований;

- совпадением результатов эксперимента и выводов теоретического рассмотрения;

- интерпретацией с использованием современных общепризнанных физических моделей и представлений;

- физической содержательностью полученных результатов и сделанных выводов.

Апробация работы . Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных собраниях: 4-м и 5-м Семинарах по полупроводникам-сегнетоэлектрикам (Ростов-на-Дону, 1981, 1987); 1-й, 2-й и 3-й Всесоюзных конференциях "Актуальные проблемы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов" (Москва, 1981, 1984, 1987); 2-м и 7-м Всесоюзных семинарах по тепловым приемникам излучения (Москва, 1980, 1990); 10-й, 11-й и 12-й Всесоюзных (Минск, 1982; Черновцы, 1987; Ростов-на-Дону, 1989) и 13-й и 14-й Всероссийских (Тверь, 1992; Иваново, 1995) конференциях по физике сегнетоэлектричества с международным участием; Всесоюзном семинаре "Фазовые переходы в сегнетоэлектриках" (Москва, 1984); Международном симпозиуме по использованию сегнетоэлектриков (Швейцария, Цюрих, 1988); Международной конференции "Наука и технология контроля дефектов в полупроводниках" (Япония, Йокогама, 1989); 9-м Феофиловском

симпозиуме по спектроскопии кристаллов (Санкт-Петербург, 1990); Всесоюзной конференции "Реальная структура и свойства ацентричных кристаллов" (Александров, 1990); 1-м Советско-Польском симпозиуме по физике сегнетоэлектриков и родственных материалов (Львов, 1990); 7-м Международном симпозиуме по использованию сегнетоэлектриков (США, Урбана, 1990); 7-м Европейском совещании по сегнетоэлектричеству (Франция, Дижон, 1991); 2-й научной конференции "Фотоэлектрические явления в полупроводниках" (Туркменистан, Ашгабат, 1991); Научно-практическом семинаре "Оптика и спектроскопия и их использование в народном хозяйстве и экологии" (Каменец-Подольский, 1992); 10-м Чешско-Польском семинаре "Структурные и сегнетоэлектрические фазовые переходы" (Чехия, Прага, 1992); Российской научно-технической конференции "Ди пектрики-93" с международным участием (Санкт-Петербург, ! Э93); Научно-технической конференции "Фундаментальны и прикладные проблемы космических исследований" (Жит'. ¡р, 1993); 8-м Международном совещании по сегнето-- ;ричеству (США, Гейзерсберг, 1993); Украинско-Польской ко■■ ;<:.ренции по физике сегнетоэлектриков с международным участием (Ужгород, 1994), и опубликованы в соответствующих изданиях. Материалы диссертации докладывались также на научных тематических семинарах сегнетоэлектрического направления с международным участием в Институте молекулярной физики Польской АН (Польша, Познань, 1989-1995).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 40 печатных работ в украинских, бывших всесоюзных и международных изданиях и 38 тезисов перечисленных выше конференций, из которых основных 41, а также 2 авторских свидетельства бывшего СССР, приведены в конце автореферата. Материалы диссертации отражены также в отчетах по научно-исследовательским работам в соответствии с планами научных работ Института физики HAH Украины по темам:

"Исследование динамического пироэлектрического эффекта в тонкослойных системах металл-диэлектрик-металл с целью создания новых первичных преобразователей с расширенными функциональными возможностями" (государственный

регистрационный N 01840017278, шифр проблемы 1.3.7.10), утвержденной постановлением Президиума АН УССР N 535 от 25.11.1983 г.;

"Исследование сегнетоэлектрических, пироэлектрических и пьезоэлектрических структур в широком диапазоне температур с целью поиска новых принципов создания эффективных приемников излучения" (государственный регистрационный N 0193И028393, шифр проблемы 1.3.7.10, шифр темы 1.4.1. В/75), утвержденной постановлением Бюро ВФА HAH Украины N 5 от 14.01.1992 г.;

"Разработка и исследование свойств тонкослойных структур металл-диэлектрик-металл, создание эффективных принципов

построения нового поколения пироэлектрических приемников излучения и устройств и организация их серийного выпуска" (проект N 6.07.04/049-92, указ ДКНТП Украины N 12 от 4.05.1992 г.).

Структура и объем диссертации . Диссертация состоит из введения, семи глав, обобщающих выводов, заключения и списка цитированной литературы, обзор которой тематически рассредоточен по главам в виде вводных замечаний и по параграфам.

Диссертация изложена на 319 печатных страницах текста, включает 87 иллюстраций, 1 таблицу и библиографию, составляющую 460 наименований.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной научной проблемы и направления исследований, указано их место в современной научной тематике, сформулирована цель диссертационной работы и главные направления ее достижения, дана краткая характеристика объектов исследования, определены научная новизна, научная и практическая значимость результатов диссертации, представлены основные научные положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации работы, публикациях и структуре диссертации, представлен реферат содержания диссертации по главам.

В гл._1-й представлены результаты анализа основных методов исследования пироэлектрического эффекта: квазистатического, статического компенсационного, импульсного динамического метода Чайновиза и их разновидностей. Изложены основы теории этих методов. В ходе этого анализа отмечена роль режима изменения температуры T(t) во время пироэлектрических измерений различными методами (непрерывное однонаправленное изменение T(t) по известному закону - в квази-статическом методе, нормированное ступенеподобное изменение T(t) - в статическом, реверсированное - в динамическом) в формировании не только измери-тельного сигнала пироэлектрического отклика ll* (T,t), но и электрических условий, в которых пребывает исследуемый объект в ходе измерений.

Рассмотрение особенностей использования каждого из перечисленных методов позволило выделить их преимущества и недостатки в зависимости от конкретной исследовательской ситуации.

Показано, что в настоящеее время наибольшей экспериментальной гибкостью и информативной эффективностью обладает фототермомодуляционная гармоническая модификация динамического метода Чайновиза, которая в числе других преимуществ имеет следующие:

- независимость управления текущей температурой объекта исследований и параметрами модулированного теплового потока-зонда, который является экспериментальным инструментом;

- возможность минимизации пироэлектрического поля, которое возникает в ходе долговременного однонаправленного изменения температуры;

- возможность отслеживания вместе с температурными и временными изменениями амплитуды и* и фазы (ря пироотклика также процессов, связанных с нестационарными сегнетоэлектрическими явлениями, в частности эффекта Баркгаузена , в едином усилительно-измерительном тракте и их визуализации;

- возможность измерений и <рл в режиме пиротока, когда и* = = и^ос у/с (с - объемная теплоемкость), и в режиме пиро-эдс, когда ия=ия2 « у/се (е - диэлектрическая проницаемость), что дает возможность определения е из отношения и^/и^, и контроля увеличения электропроводности по поведению и Ф*;

- эффективностью при низкотемпературных измерениях 1)^,

когда, если Т->0 К вследствие фундаментальных причин у—>0 и

с->0, и, следовательно, пироток и=ус1Т/сИ~>0, но ил«у/с испытывает относительно небольшие изменения.

В этой же главе представлено описание структурной схемы реализованного фототермомодуляционного пироэлектрического метода. Наиболее ответственным элементом этой схемы является согласующий каскад с высоким ( ~Ю10Ом) входным импедансом и компенсацией входной емкости и емкости соединительного кабеля. Благодаря этому реализованы необходимые режимы измерений и* путем смены величины нагрузки в широком диапазоне частот модуляции 10<Ю03 Гц. Возможность работы в интервале температур (4,2-350)К как в режиме термоциклирования со скоростью изменения температуры сГГ/сИ=(0,5-10) К/мин, так и в режиме выдерживания температурных точек с точностью +0,05 К, обеспечивалась криостатной системой типа "УТРЕКС".

В гл. 2-й проведено рассмотрение динамических методов исследования пиро-, пьезо- и сегнетоэлектрических характеристик диэлектрических СЭМ с точки зрения их приспособления к исследованиям СЭП и СЭПИ, которым свойственна электрическая лабильность электронной и ионной подсистем и фоточувствительность. Процессы, которые протекают в таких СЭМ во время долговременного действия электрического поля внешнего или внутреннего (через пиро- или пьезоэффект и стрикцию) происхождения, приводят к существенным изменениям не только в

электронной подсистеме, но и на сверхструктурном и структурном уровнях. Эти изменения отражаются на электрических, сегнетоэлектрических и пироэлектрических параметрах таких СЭМ.

В связи с этим рассмотрены проблемы разделения диэлектрической и гальванической нелинейности в ходе изучения петель сегнетоэлектрического гистерезиса (ПСЭГ) и токов реориентирования поляризации (ПТРП) СЭМ с нелинейной электропроводностью. Предложено решение этой проблемы путем введения компенсирующих элементов с изменяемой величиной электрической нелинейности активной и реактивной составляющих электропроводности.

Рассмотрена проблема минимизации действия высоких электрических полей { ~10 В/м.К) и механических напряжений (~107 Н/м2К),, которые порождаются пироактивным СЭМ при изменении его температуры. Следствием действия этих полей есть явление термостимулированного излучения света (ТСИС). Показано, что собственно пироэлектрическая составляющая ТСИС, которая называется пироэлектрической люминесценцией, импульсные и непрерывные токи (ИНТ), которые ее сопровождают, а также характерные периодические скачкообразные и релаксационные изменения ил , являются индикатором необходимости понижения с1ТДЛ в ходе измерений.

Показаны преимущества комплексного изучения СЭМ динамическими методами, которые вследствие свойственной им обратимости действия на исследуемые объект, позволяют минимизировать необратимые изменения или перевести их в обратимые границы и этим повысить информативность и достоверность исследований без разрушения исследуемого объекта.

В этой же главе приведены примеры существенного влияния температурных изменений электропроводности СЭП на вид зависимостей и* (Т) и сделаны выводы о необходимости учета этого влияния для получения адекватной информации о поведении пирокоэффициента СЭП. Также обсуждаются экспериментально-методические меры минимизации термоградиентного действия и исключения влияния освещения, а также контроля их эффективности динамическими методами. Приводятся примеры осуществления этих мер.

В конце главы приведено описание структурной схемы аппаратного комплекса для совместных исследований пиро-, пьезо-, сегнето- и диэлектрических свойств СЭМ динамическими методами в едином усилительно-измерительном комплексе. Оценены ошибки измерений использованными методами. B__.cn, _3-й представлены результаты исследований низкотемпературного (НТ) поведения пироэлектрического отклика и* (Т) и диэлектрической проницаемости е(Т) ряда актуальных СЭМ,

которые отличаются кристаллохимическими свойствами, типом и температурой сегнетоэлектрического упорядочения, симметрией СЭФ, а также характером СЭФП и электропроводности: ниобата, UNb03, танталата, Ш"аОз, и германата, Li2Ge03, лития, триглицинсульфата (TGS), тиогиподифосфата олова, Sn2P2S6.

Общей особенностью UK{T) этих СЭМ является существование НТ -максимума при температурах Тм =60, 55, 35, 25 и 19 К для LiNb03 , LiTa03 , Sn2P2S6, Li2Ge03 и TGS, соответственно. В области температур Т<ТМ наблюдается участок сильной зависимости Un(T), ниже которого установлены следующие характерные типы поведения U* (Т): двухразовое (LiNb03 , LiTa03 ) или одноразовое (Sn2P2Ss) изменение фкна 180°, что соответствует изменению знака у, минимум U„(T) (Li2Ge03) или слабая зависимость UK(T) (TGS) при неизменной срГ1.

Наличие НТ-максимума Urc(T) нашло объяснение в модели одной низкочастотной ангармонической оптической фононной моды, развитой Глассом и Лайнсом, где изменение знака у не нашло объяснения, а само поведение U„(T) считалось проблематичным.

Интерпретация наблюдаемому НТ-поведению U, (Т) дается с учетом не только пьезоэлектрического, но и стрикционного вклада во взаимодействие между оптическими и акустическими колебаниями кристаллической решетки в развитой теоретической модели, основанной на микроскопической теории сегнетоэлектричества . Именно наличие стрикционного

взаимодействия определяет появление "отрицательного" вклада ~ 10"4 % в Ps (Т=0 К), который хорошо ощущается в интервале НТ-насыщения PS(T) и дает изменение знака у при температуре Т0,

которому соответствует изменение <ря на 180° и UK(To)=0 в ходе этого изменения. Определенные экспериментально величины Т0 являются: для LiNb03 Т0, =5,5 К, Т02 =10,7-11,2 К; для LiTa03 Tm = 6,3-6,4 К, Тог = 9,2-9,8 К; для Sn2P2S6 Т0 =7,7 К.

В ВТ -окрестности Тм обнаружено ступенеподобное поведение е (Т), которое имеет общий характер для исследованных СЭМ. Температурный интервал этих аномалий г (Т) перекрывается с известным из анализа литературных данных интервалом аномалий упругих и акустических (скорость и поглощение ультразвука) и теплофизических (теплопроводность, тепловое сопротивление, тепловое расширение, теплоемкость) характеристик .

При температурах выше температуры отмеченной аномалии s (Т) для СЭМ с сегнетоэлектрическим упорядочением типа "порядок-беспорядок" (в частности, TGS) и типа "смещения" (в частности

Зп2Рг36), установлено подобное поведение г (Т) и 1МТ): переход от сильной в неглубокой СЭФ к слабой в глубине СЭФ зависимости е (Т) с переходом к "плато" в интервале (100-150)К. Такое поведение !Л(Т) интерпретировано с учетом "замораживания" процессов типа "порядок-беспорядок" с понижением температуры и изменением вследствие этого соотношения вкладов типа "смещения" и "порядок-беспорядок" в пользу процессов типа "смещения" в глубине СЭФ, о чем свидетельствует наличие низкотемпературного максимума 1)Х(ТМ ).

На примере ШЬ03, УТа03, У2Се03, 8пгРг26 и ТСЭ продемонстрировано существование индуцированного глубоким охлаждением, криогенной обработкой (КО), изменения хода зависимостей ил(Т) и е(Т) - эффекты низкотемпературной "памяти". Следствием КО является отличие конечных величин и*, е и электропроводности а от исходных в результате термоцикла (ТЦ) охлаждение-нагрев между 293 и 4,2 К. По окончании ТЦ при постоянной температуре наблюдается полное (Для ТвБ и ЗпгР256) или частичное (для иЫЬ03, 1_"|Та03 и и2Се03) восстановление исходных параметров СЭМ,

Для и2Се03 (с Ы-катионной электропроводностью при повышенных температурах) следствием КО вместе с небольшим повышением е является существенное понижение и„, сопровождающееся сближением фж в режиме пиротока и пиро-эдс, что отражает существенный рост с. Эти изменения вместе с сопутствующими изменениями параметров ТСИС и ИНТ, наклона ДВАХ и размаха ДПХ интерпретированы как наличие локального пироэлектрического пробоя микроскопических участков с минимальной диэлектрической выносливостью и прочностью.

Для ШЬ03 и Ша03 (с У-О-вакансионной

электропроводностью при повышенных температурах) вследствие КО наблюдаются подобные с и2СеОэ изменения 1!*, сопровождающиеся слабым повышением е и а. Эти изменения и сопутствующие им изменения параметров ТСИС и ИНТ интерпретированы как следствие пироэлектрического повреждения.

Исходные пиро- и диэлектрические параметры 1_ГГа03 и и2Се03 восстанавливаются частично при повышенных до 350-450 К температурах. Таким образом, для сегнетожестких СЭМ наблюдается стимулированное пироэффектом дефектообразование, следствием которого является пироэлектрическая деградация -необратимое понижение пироактивности вследствие изменения температуры в широком интервале.

Для сегнетомягких СЭМ ТЭБ, которые имеют структурные комплексы с вращательными степенями свободы, наблюдаемое

вследствие КО понижение ил и е сопровождается также изменением параметров ТСИС.

Близость конечных (по окончанию ТЦ) и низкотемпературных величин и е свидетельствует о сохранении возникающего вследствие КО НТ-состояния, до температур, существенно более высоких, чем температура его образования. Характер изменений а также деформации ПТРП по окончании ТЦ указывает на то, что это состояние отличается повышенной сегнето-электрической жесткостью по сравнению с исходным.

Проведенное для ТвЭ сопоставление наблюдаемых вследствие КО изменений с литературными данными по влиянию Р5, у, е и сг приложенных высоких электрических полей и гидростатического давления, ионизирующего излучения и введения примесей показывает подобие характера этих изменений. Таким образом, для сегнетомягких СЭМ следствием КО является пироэлектрическая реструктуризация - изменения на структурном уровне, вызванные пироэлектрическими факторами. В результате этого наступает временное понижение пироактивности - СЭМ переходит в состояние пироэлектрической усталости, которое снимается при постоянной температуре по окончании ТЦ. При этом в ходе восстановления со временем исходных параметров СЭМ идет процесс пироэлектрической релаксации. Наблюдаемые в ходе восстановления импульсные токи имеют несвойственный эффекту Баркгаузена вид: последовательности иглоподобных импульсов для иыЬ03, ита03 и пьедестала с расположенной на нем последовательностью куполоподобных возмущений для ТвБ и ЭпзРгЭб- Это указывает на протекание процессов на ином, нежели доменная структура, уровне. В ходе релаксации, время которой «2 часа для БпгРгЭе и =20 часов для ТвЭ, растет интенсивность импульсов баркгаузеновского типа.

Действующим фактором НТ-реструктуризации считаются высокие локальные электрические поля и механические напряжения пиро- и пьезоэлектрического происхождения, которые развиваются собственно СЭМ при изменении его температуры. Исходя из плавного характера изменений (Т) и е (Т), а также постепенных временных изменений 11* и е по окончании ТЦ, можно считать, что элементы НТ-структуры зарождаются, развиваются и трансформируются вместе со спонтанно поляризованным состоянием.

В этом же разделе проведено сопоставление особенностей температурного и временного поведения 1)п и параметров ТСИС и ИНТ для исследованных СЭМ. На их примерах показано, что вместе с поляризационной составляющей ТСИС и ИНТ, которая порождается высоким электрическим полем пироэлектрического происхождения, существует деформационная составляющая ТСИС и ИНТ, а также адсорбционно-десорбционная составляющая ТСИС и

ИНТ, параметры которой зависят от состава и давления околообъектной среды - ближайшего к поверхности СЭМ окружения.

Синхронность вспышек и температурных особенностей ТСИС с импульсами и температурными особенностями ИНТ соответствуют скачкоподобным и плавным изменениям электромеханического сотояния СЭМ. Следовательно, наличие ТСИС и ИНТ является следствием и вместе с этим индикатором термодинамически неравновесного состояния СЭМ и его изменений.

Установленная корреляция между температурными и временными изменениями Un, ТСИС и ИНТ соответствует связи между пироэлектрическим полем и пирооткликом в режиме пиро-эдс через отношение у/ес0. Наблюдаемые при повышении dT/dt скачкоподобные изменения UK, которые сопровождаются его релаксационным восстановлением, связаны с появлением ТСИС и ИНТ и являются указателем на отклонение состояния СЭМ от термодинамически равновесного.

В гл. 4-й представлены результаты комплекрных исследований динамического пироотклика U*, диэлектрической проницаемости е и электропроводности ст, а также связанных с трансформацией полярного состояния нестационарных процессов в монокристаллах леконтита, NaNH4S04 • 2Н20 (NASD) в интервале температур (78-293)К.

Эти полярные кристаллогидраты испытывают резкий ФП 1-го рода (ФП-1) при температурах ^=(99-101)« из пьезоэлектрической высокотемпературной фазы (ВТФ) в сегнетоэлектрическую-сегнетоэластическую низкотемпературную фазу (НТФ). Температура связанной с протонным транспортом дегидратации NASD лежит вблизи 320К.

1. Вместе с характерной для NASD сдвоенной аномалией -сильной, которая соответствует ФП-1, и слабой "сателлитной" в его НТ-окрестности (92-96)К, выявлен ряд аномалий и особенностей ия (Т), е (Т) и а(Т) в ВТФ вблизи 110, 160 и 220 К - наивысшей температуры существования индуцированного углублением в НТФ полярного состояния.

На зависимостях If* (Т) ФП-1 отвечает скачок и "острие" в момент фазового превращения, а "сателлиту" - ступенеобразное изменение U* (Т). Величины этих аномалий и их положение изменяются в ходе термоциклирования в окрестности ФП-1, а амплитуда "острия" релаксационно понижается при стабилизации температуры. Вид зависимостей Uff(f) соответствует однородному характеру пироактивности в НТФ и неоднородному - в ВТФ.

Наблюдаемое поведение е(Т) и ст(Т) находится в соответствии с поведением U* (Т). Вместе с максимумом s (Т) при ФП-1

наблюдаются ступенеподобные изменения е(Т) и ст(Т) вблизи 160 К, более резкие при охлаждении, чем при последующем нагреве, и максимумы е(Т) и с*(Т) вблизи 220 К, где величины е и а в ходе нагрева на 1-2 порядка больше, чем в ходе охлаждения. По окончании термоцикла 293-78-293 К конечные величины е и о существенно больше исходных и при 293 К релаксационно понижаются, не достигая, однако, исходных значений.

Наличие "сатеялитных" аномалий, обращенного температурного гистерезиса ФП-1 и расхождения вида аномалий ll* (Т) и г (Т) при охлаждении и последующем нагреве связывается с различием электромеханических условий в объеме кристалла и его приповерхностном слое, внутри и в окружении доменов и других пространственных и точечных дефектов. Пояснение дается с использованием феноменологического рассмотрения Т.Накамуры

для существования диэлектрической и упругой нестабильности, а также разницы температур расхождения диэлектрической проницаемости свободного и зажатого кристалла и упругих модулей при постоянном электрическом поле и индукции.

2. Одновременно с регистрацией температурных изменений U* и е изучались нестационарные импульсные и шумовые процессы, сопровождавшие пиро- и диэлектрические аномалии в NASD.

Вид импульсных токов в окрестности ФП-1 является характерным для эффекта Баркгаузена в СЭМ. Изучение их топографии в соответствии с классификацией показало, что соответствующие изменения характеристик доменной структуры сопровождаются появлением и исчезновением зародышей, а также боковым движением доменных границ. Обнаруженное в окрестности 160 К существенное повышение низкочастотных нестационарных шумов, более выраженное при охлаждении, чем при последующем нагреве, коррелирует с поведением ил(Т), е(Т) и о(Т). Анализ топографии импульсных токов в окрестности аномалий LUT), е(Т) и а(Т) вблизи 220 К показал, что вместе с импульсными токами с характерным для эффекта Баркгаузена видом наблюдаются биполярные импульсы с развитой топографией вершины, часто сдвоенные или строенные. Эти данные служат указанием на существование в окрестности 160 и 220 К нестационарных процессов иной нежели перестройка доменной структуры природы.

Особенности поведения исследованных свойств NASD вблизи 160 и 220 К связываются с реструктуризацией в объеме и приповерхностном слое, которая сопровождается возникновением индуцированного полярного состояния выше 110К вследствие углубления в НТФ. Эта реструктуризация, как следует из анализа литературных данных по поведению характеристик протонного магнитного резонанса, осуществляется путем дегидратации и

приводит к необратимым изменениям состояния внутрикристал-лических молекул р-Н20.

Полученный комплекс данных указывает на возможность существования в NASD не одного, а последовательности фазовых переходов, наличие которых необходимо учитывать при рассмотрении процессов, которые протекают в объеме и приповерхностных слоях СЭМ с нестабильными молекулярными комплексами. Изменение состояния этих комплексов в условиях существования и существенных изменений электрических полей и механических напряжений пиро-, пьезоэлектрического и электрострикционного происхождения в ходе резкого ФП-1 приводят к искажению аномалий и отклонению их вида и положения от термодинамически равновесного.

Наличие в пьезоэлектрической ВТФ пироэлектрической активности, индуцированной углублением в сегнетоэлектрическую-сегнетоэластическую НТФ, поясняется существованием остаточных деформаций и напряжений, которые возникают в ходе резкого ФП-1. После возвращения в ВТФ смешанное неоднородно поляризованное и деформированное состояний удерживается до температур, существенно превышающих Т,, благодаря действию индуцированных локальных электромеханических факторов. Исчезновение пироэлектрического отклика в температурной области освобождения движений (3-Н20, что сопровождается протеканием нестационарных импульсных токов баркгаузеновского и небаркгаузеновского типа, соответствует исчезновению макроскопически униполярного состояния NASD.

В гл . _ 5-й приведены результаты комплексных исследований пиро- и диэлектрических характеристик и нестационарных процессов в окрестности собственного сегнетоэлектрического фазового перехода (СЭФП) в СЭП Sn2P2S6 (Тс=336 К) и в окрестности ФП между СЭФ и НСФ (Т0=193 К) и НСФ и ПЭФ (Т| =223 К) в СЭП Sn2P2Se6.

В глубине СЭФ для Sn2P2Sg и Sn2P2Se поведение электропроводности ст(Т) подчиняется закону Мотта

ст=а0ехр(-Т*/Т)1/4, что соответствует существованию прыжкового механизма переноса электрического заряда.

В глубине СЭФ для Sn2P2S6 и Sn2P2Se6 установлено подобие зависимостей е (Т) и а (Т), что находится в соответствии с выводами теоретической модели М.Лайнса , в которой учитывается существование прыжковых составляющих поляризации и электропроводности, следствием чего является поведение с (Т) подобное поведению е(Т), которое соответствует закону Кюри-Вейсса.

Характер поведения динамических вольт-амперных (ДВАХ) и переходных (ДПХ) характеристик указывает на то, что в окрестности

СЭФП процессы типа позиционного упорядочения-разупорядочения сопровождаются процессами трансляционного движения ионов или их вакансий. В НТ-окрестности СЭФП при повышенной скорости изменения температуры {с1Т/сЛ ~ 10 К/мин) наблюдаются изменения наклона ДВАХ и размаха ДПХ, которые релаксационно исчезают при последующей стабилизации температуры. Величина эффекта максимальна в пределах максимума и„ (Т) в окрестности Т0 в 8п2Рг5е6. Это явление отражает стимулированный пироэффектом рост электропроводности под действием высокого пироэлектрического поля.

Влияние освещения в Зп2Рг36 вместе с известными для СЭП фотопроводимостью и снижением Тс вызывает снижение коэрцитивного поля, изменение постоянной Кюри-Вейсса и подавление максимума е(Т) в окрестности Тс, что является следствием свойственного СЭП существенного электрон-фононного взаимодействия, которое изменяет характеристики потенциального рельефа для сегнетоактивных ионов Бп .

В Зп2Р2Зе6 освещение вместе с расширением гистерезиса Т0 вызывает гистерезис Т| и расширение области НСФ. Подобным образом влияет на Т0 и Т( повышение величины с1Т/Л во время термоциклирования. Это соответствует увеличению концентрации свободных и захваченных носителей заряда как при освещении, так и вследствие стимулированного пироэффектом увеличения электропроводности.

Для Зп2Р2Зее обнаружен эффект генерации электрических колебаний,, которые возникают в ходе охлаждения после углубления в НСФ. В окрестности перехода между НСФ и СЭФ характер колебаний изменяется от осцилляционного к релаксационному. В ходе углубления в СЭФ колебания заменяются импульсами эффекта Баркгаузена, которые сопровождают появление пироотклика и его постепенное увеличение в ходе углубления в СЭФ.

Обнаруженные электрические колебания классифицированы как аналог эффекта Баркгаузена в НСФ, а переходное состояние - как сосуществование несоразмерной и мелкодоменной структуры с нулевой исходной степенью униполярности.

В СЭФ ЭпгРгЭб обнаружен эффект "памяти" СЭФП, который состоит в отличии величин ия, е и а в начале и в конце термоцикла СЭФ-ПЭФ-СЭФ, и показана его связь с изменением состояния доменной структуры.

Для Зп2Р2Зе6 в НСФ и ПЭФ установлено существование "памяти" пребывания в глубине СЭФ, которая состоит в появлении после углубления в СЭФ индуцированного пироэлектрического отклика в НСФ и в появлении избыточной электропроводности с пониженной энергией активации, а также остаточных пироотклика и фото-эдс в ПЭФ.

Наблюдаемое при ФП в в 8п2Р28е6 поведение иг(Т) соответствует двустадийному понижению Р8 в окрестности То и Т,.

При прохождении последовательности ФП СЭФ-НСФ и НСФ-ПЭФ обнаружена последовательность 180°-изменений и сопровождаемая изменением знака электрического заряда, который возникает на электродах образца в ходе изменения его температуры. Это указывает на существенные изменения характера пироактивности, а значит и характеристик полярного состояния в пределах НСФ.

Объемный характер пироактивности, установленный из зависимостей и*^), указывает на наличие остаточных униполярных областей (ОУО) в объеме СЭП в НСФ. Это свидетельствует о нарушении компенсации в несоразмерной волне поляризации на сверхструктурном уровне, что соответствует переходу к смешанному полярно-несоразмерному состоянию.

Изучением особенностей ДВАХ, ДПХ и ПТРП в области НСФ и ФП, которые ее ограничивают, установлен сегнетоэлектрический

характер ОУО. Проведено непосредственное 'экспериментальное

Е*

с реориентирования поляризации ОУО, величина которого для 8п2Р2Зе6 составляет Ес*= 100 В/м. Низкая величина Ес* соответствует наблюдаемой высокой лабильности как несоразмерной, так и смешанной полярно-несоразмерной структуры в области НСФ.

Как причина нестационарных явлений в НСФ СЭП рассматривается изменение зарядового состояния центров пининга несоразмерных микрообластей в ходе трансформации несоразмерной волны поляризации и деформации при

изменении температуры, когда одновременно с этим происходят изменения в волне плотности заряженных центров, подобные процессам в системах с волнами зарядовой плотности и волнами плотности дефектов.

Причиной наблюдаемых эффектов "памяти" считаются стимулированные пироэффектом в окрестности СЭФП транспортные электронные и ионные процессы, следствием которых являются изменения состояния ионов сегнетоактивной подрешетки Бг>2+, в частности, диспропорционирование их заряда.

Изучение низкотемпературного пироэффекта в Зп2Р2Зе6 показало существование в интервале (60-120)К аномалии ик(Т) осциллирующего характера, а также изменение вида аномалий в окрестности НСФ вследствие глубокого охлаждения. Это связывается с индуцированными глубоким охлаждением напряжениями и деформациями в окрестности возможного низкотемпературного ФП. Свидетельством существования высоких механических напряжений различной величины во время возникновения и исчезновения несоразмерной структуры являются

наблюдаемые в окрестности Т( ТСИС и акустическая эмиссия существенно большей интенсивности при нагреве, чем при охлаждении.

Более сильное проявление наблюдаемых эффектов в монокристаллах, полученных методом Бриджмена-Стокбаргера, и слабое в монокристаллах, полученных методом химических газотранспортных реакций, естественным образом связано с различным состоянием дефектной подсистемы и, как следствие, с отличием характеристик несоразмерной, доменной и дефектной структуры в кристаллах, полученных различными методами.

В___6-й представлены результаты исследований

температурного поведения и кинетики пироотклика ил при низкотемпературных фазовых переходах (НТФП) в прустите, АдзАвЭз, и пираргирите, Ад3ЗЬ53, а также результаты исследований особенностей электропроводности этих фоточувствительных серебряно-халькогенидных СЭПИ.

1. Анализ особенностей ДВАХ, ДПХ и квазистатических ВАХ систем М-Ад3(Аз,ЗЬ)83-М, где М=Аи, Си, Ад, 1п и С, показал наличие эстафетного механизма электропроводности, наличие которого связано с особенностями электропереноса в приповерхностной фазе ионных кристаллов. Установлены следующие особенности приповерхностной фазы:

- отличие от объмных оптических, полупроводниковых и электротранспортных параметров вследствие отклонений от стехиометрии и обратимость их температурных изменений;

- низкий порог микроэлектролитических процессов;

- наличие токов, ограниченных пространственным зарядом, с неоднородным распределением подвижных ловушек, которое формируется в процессе протекания тока;

- наличие эффекта электрического фотоуправляемого переключения импеданса и пироэлектрического отклика.

2. Для монокристаллов Ад3Аз33 и Ад3ЗЬ53 стехиометрического и нестехиометрического по Ад состава в интервале температур (80400) К исследовано поведение темновой, о0, фото-, Стф, остаточной ("замороженной") фото-, Стфо, электропроводности, пиро-, пьезо- и диэлектрических параметров, а также изучены фотосегнетоэлектрические явления.

Наблюдаемые аномалии темновых температурных зависимостей ик1(Т), и^2(Т), полученной из них у(Т),частот продольного пьезоэлектрического резонанса 1Г (Т) и антирезонанса ^ (Т), механической добротности От(Т) и коэффициента электромеханической связи К33 (Т) связаны с наличием размытого фазового перехода (РФП) в окрестности Тг)=200 К в Ад3Аз33 и 1^=140 К в Ад35Ь33. Физической причиной наблюдаемых РФП считается фонон-дефектное взаимодействие при участии

системы собственных дефектов Ag-лодрешетки, что подтверждается характерной для собственно-дефектного механизма электропроводности зависимостью Oq(T).

Показано наличие существенного фотоиндуцированного сдвига Td (для Ag3AsS3 с 200 К до 150 К). Заострение вида аномалии UK(T) в Ag3AsS3 под действием освещения соответствует изменению характера ФП от размытого к резкому, то есть его фотопроявлению. Обратная ситуация в Ag3SbS3 соответствует фотомаскированию РФП.

В НТ-окрестности РФП установлено существование особой температурной области в пределах которой наблюдается нетривиальное поведение темновых пьезо- и пироэлектрических параметров, а также характеристик сф и Стф0. В частности, существенные изменения наклона люкс-амперной характеристики и кинетика Сф S-типа свидетельствуют о существенных изменениях характера генерационно-рекомбинационных процессов. Наличие существенной остаточной фотопроводимости (сгфо/о0~Ю4) и фотоемкости, особенности их кинетики и температурного гашения связаны с образованием потенциального рельефа электронных энергетических зон вследствие фотостимулированного дефектообразования в Ад-подрешетке.

Из исследований влияния режима изменения температуры на вид 1)Я(Т) и параметры кинетики Ux (Т) в НТ-окрестности РФП следует, что нижнюю температурную границу релаксации Т(=100 К для Ag3AsS3 и Tf=70K для Ag3SbS3 можно считать температурой "замораживания" диффузионного движения Ад -ионов. Предполагается, что в НТ-окрестности РФП происходит образование областей нанометрового масштаба, связанное с перераспределением решеточных и собственно дефектных Ад+-ионов. При дальнейшем понижении температуры возможна кластеризация под действием освещения и электрических факторов.

Анализ литературных данных показывает наличие особенностей поведения теплофизических и рентгеноструктурных параметров Ag3AsS3 в интервале (100-200)К. Причиной наблюдаемых в НТ-окрестности РФП явлений считаются самосогласованные искажения Ag-подрешетки, результатом которых является образование системы скоррелированных собственных дефектов по Ад под действием высокого электрического поля Е„, порожденного пироэффектом. Индикатором существования высоких Е*, а также неравновесного состояния исследованных СЭПИ в НТ-окрестности РФП является наблюдаемое ниже 150К в Ag3AsS3 и 100К в Ag3SbS3 явление ТСИС.

Для АдзАвЭэ и АдзБЬБ виявлены эффекты пиро- и пьезоэлектрической "памяти" углубления в НТ-окрестность РФП: различие хода 1Л(Т) и fr (Т) при охлаждении и последующем нагреве, а также расщепление резонансной характеристики вблизи Тф что соответствует изменению полярных и упругих параметров. По окончании ТЦ 293-100-293К наблюдаемый логарифмический спад 1)^(1) к исходной величине сопровождается изменением характера и* от свойственного для НТ-окрестности РФП объемного к приповерхностному.

3. Исследованы изменения 11* (Т) и е (Т) и временные изменения ил и е при прохождении последовательности низкотемпературных ФП (НТФП) и изменения вида аномалий и кинетики 11ц под влиянием увеличения скорости изменения температуры с1ТДЙ, освещения и отклонений от стехиометрии по серебру.

При с1Т/(Й=1 К/мин вид аномалий (Т) и е (Т) скачкообразный для резкого ФП 1-го рода (ФП-1) (Т,° =24,5 К - охлаждение, т/ = 27,5 К - нагрев), ступенеподобный для непрерывного ФП (НФП) (ТН=61К) в АдзАэБэ является характерным для несобственных сегнетоэлектрических ФП . Плавная ступенеподобная аномалия ил(Т) и "треугольная" б (Т) в окрестности (20-30)К для Ад38Ь33 связаны с новым НТФП, а резкая в окрестности (8-10)К - с известным ФП 2-го рода (ФП-2) (Т2=9К). Каждый из НТФП сопровождается особенностью ТСИС, вид которой соответствует характеру ФП, а параметры отличаются при охлаждении и последующем нагреве, как и ход 1)Я(Т). Широкий максимум ТСИС в АдзАэБэ в интервале (40-70)К свидетельствует о наличии связанных с НФП процессов в его широкой окрестности. В этом же интервале наблюдаются осциллирующие немонотонности 1)я (Т) и е(Т) для кристаллов с избытком Ад при с1Т/сИ=1 К/мин и для стехиометрических кристаллов при сГГ/сИ=10К/мин. Наблюдаемое поведение ия{Т) коррелирует с известными литературными данными об аномальном поведении теплофизических и упругих характеристик прустита в НТ-окрестности НФП, которое начинается с 40К.

После углубления в промежуточную (Т!<Т<ТН) фазу в высокотемпературной окрестности НФП наблюдается минимум ик (Т), в пределах которого (80-100)К имеет место сближение в режиме пиротока и пиро-эдс, что указывает на существенный рост о, а также максимум квазистатического тока. Эти особенности соответствуют существованию пироэлектрической "памяти" и

связаны с изменением полярного состояния собственных дефектов Ад-подрешетки в ходе НФП.

Увеличение сГГ/сИ: от 1 до 10 К/мин приводит к:

- переходу от одноразового плавного 180°-изменения фя в НТ-окрестности ФП-1 при температуре Т0*Т, к многоразовому скачкообразному в пределах Т( <Т<Т( при нагреве для АЗзА^з;

- снижению Т} , расширению температурного гистерезиса Т, на 0,5К и интервала фазового превращения от 10"4 до 10~2К, а также искажению аномалий в НТ-окрестности (40 К <Т<ТН) НФП в АдзАэБэ;

- появлению двух- или многоразового 180°-изменения ф% в интервале (20-40) К и сдвигу Т2 от 8,7 до 4,9 К в Ад3БЬ83. Многоразовое термоцикпирование в окрестности ФП-1 в

Ад3Аз83 после охлаждения с повышенной с!Т/Ш приводит к последовательному восстановлению вида аномалий, характерного для низких сГГ/сИ:, что соответствует "отжигу" образовавшихся во время "закалки" - охлаждения с повышенной сГГ/сИ; дефектных состояний в ходе циклического резкого фазового превращения.

Наблюдаемые в НТ-окрестности ФП-1 особенности поведения и* коррелируют с известными литературными данными о существовании лабильной доменной структуры, характеристики которой зависят от внешних факторов.

Вид аномалий в НТ-окрестности ФП-1 для Т>Т3=21К -температуры разделения хода 1УТ) при охлаждении и последующем нагреве, зависит от величины углубления в низкотемпературную фазу при охлаждении, что соответствует существованию эффекта пироэлектрической "памяти". Близость Т0 и Т,0соответствует эффекту "памяти" факта ФП-1.

Освещение изменяет поведение и* (Т) и фя (Т) вследствие фотопроводимости, фотопироэлектрического и

фотодиэлектрического эффектов и фотосегнетоэлектрических явлений следующим образом:

- сближает фя в режиме пиротока и пиро-эдс, что указывает на наличие высокой Сф ;

- индуцирует обращенный температурный гистерезис НФП (Тн =62 К, Тнн =57 К), что соответствует фотодеформационному эффекту;

- снижает Т^ и Т)Н и сглаживает ФП-1 вследствие электрон-фононного взаимодействия в Ад3Аэ83;

- фотомаскирует НТ-аномалию и ФП-2 в Ад38Ь83 до их полного исчезновения.

Наблюдаемые в АдзАвЭэ и Ад38Ь53 фотостимулированные эффекты в сопоставлении с особенностями строения электронных энергетических зон связаны с граничным случаем электрон-фононного взаимодействия - переходом Ад+-ионов в квазисвободное состояние.

Поведение комплекса пиро-, пьезо- и диэлектрических свойств АдзАввз в окрестности НФП соответствует наличию деформационного вклада вследствие роста злектрострикции, связанного с размягчением упругого модуля и ростом диэлектрической проницаемости. При этом эффект усиливается за счет электронно-деформационного и электронно-поляризационного взаимодействия в СЭПИ.

Резкий характер ФП-1 в Ад3Аз83, узкий интервал фазового превращения, различие поведения физических параметров при охлаждении и нагреве свойственны существованию стрикционной блокировки роста зародышей новой фазы в условиях существовенного рассогласования структурных электромеханических и упругих параметров высоко- и низко-температурной фазы.

Наблюдаемое при этом уменьшение времени фазового превращение в ходе термоциклирования связано с сужением области существования гетерофазной системы и ростом скорости резкого ФП-1 вследствие изменения кинетики разрушения метастабильного состояния.

Полученный комплекс данных указывает на тесную связь изменений характеристик Ад-подрешетки с изменениями внутренних механических напряжений. Проведенные сопоставления показывают, что результат действия сЛ/сК=10 К/мин подобен результату влияния изменений степени дефектности по Ад на величину- 0,1% и отрицательному "температурному" Давлению ~107 Н/м2, которое по порядку величины равно пьезоэлектрическому усилию при пироэлектрическом поле ~106 В/м.

4. Полученные результаты показывают, что серебряно-халькогенидным СЭПИ свойственно образование термодинамически неравновесной системы собственных дефектов Ад-подрешетки, параметры которой трансформируются под влиянием внешних и внутренних факторов. О появлении этих образований свидетельствуют изменения оптических, электрофизических и структурных характеристик в широком интервале температур, в особенности в окрестности НТФП, которые можно рассматривать как сруктурные индикаторы термодинамически неравновесного состояния.

Вызванные наличием собственных дефектов искажения Ад-подрешетки и через нее подрешетки [А5(5Ь)Бз]-комплексов могут быть существенными настолько, что приводят к локальным нарушениям симметрийных условий, необходимых для осуществления соответствующего ФП в бездефектном состоянии. При этом в зависимости от конкретных для каждой фазы

характеристик взаимодействия между дефектами и • дефектами и решеткой фазовое превращение может сопровождаться появлением промежуточной по температуре 3-мерной модулированной на нано-, микро- или макро-уровне структуры, свойства которой вместе с электромеханическими параметрами, в частности через стрикционную связь, определяются состоянием дефектной подсистемы кристалла.

Для Ag3AsS3 и Ag3SbS3 процесс дефектообразования начинается в НТ-окрестности размытых ФП. При образовании большого количества связанных дефектных состояний с понижением температуры в системе дефектов должно начинаться кластерообразование, которое является следствием дальнодействующего упругого взаимодействия. Связывание незаряженных подвижных дефектов в кластеры существенно понижает их подвижность и повышает время релаксации к равновесному состоянию. Результатом кластеризации может стать расслоение на фазы с высокой и низкой концентрацией собственных дефектов.

Для Ag3AsS3 в НТ-окрестности НФП наблюдаются "сателлитные" аномалии, что соответствует наличию микромасштабной 3-мерной несоразмерной модуляции (Ryan T.W.,1985), а в НТ-окрестности ФП-1 поведение пироотклика соответствует макромасштабной сверхструктуре со свойствами сегнетоэластического состояния (Ю.Ф. Горин, 1985).

Для Ag3SbS3 подобные существующим в НТ-окрестности НФП в Ag3AsS3 особенности наблюдаются в интервале (20-40)К и в НТ-окрестности ФП-2, температура которого существенно понижается при повышенных dT/dt.

Трансформации переходной структуры при определенном для каждой фазы удалении от температуры ФП соответствует "сателлитная" аномалия в его НТ-окрестности.

В сл._7-й приведен ряд результатов, имеющих практическое значение, в числе которых:

1. Существование низкотемпературного максимума U,(T) в LiNb03, UTa03, Sn2P2S6, Li2Ge03, TGS, Ag3SbS3 и Ag3AsS3 при 60, 50, 37, 25, 19, 11 и 6 К соответственно позволяет использовать эти СЭМ для высокочувствительных низкотемпературных пироэлектрических приемников излучения (ППИ), которые перекрывают интервал рабочих температур (6-60)К.

2. Эффект 180°-изменения фк(Т) предложен для построения пироэлектрических преобразователей, которые работают по нуль-принципу, фазочувствительных ППИ изотермического и координатно-чувствительных ППИ неизотермического типа. Установлены исходные принципы материаловедческого отбора СЭМ для основанных на этом принципе пиропреобразователей.

3. Явление термического переключения пиро- и диэлектрических параметров СЭПИ в ходе резкого ФП предложено для построения чувствительных пороговых детекторов оптического и ИК-излучения.

4. Явление пироэлектрического пробоя предложено для построения датчиков изменения температуры контактного и конвекционного типов. Разработана конструкция чувствительного элемента и построено устройство на основе этого принципа.

5. Свойственное системам металл-СЭПИ-металл пороговое моно- и бистабильное переключение импеданса и пироотклика предложено для использования в многофункциональных энергонезависимых элементах памяти с электрическим и фотоэлектрическим управлением, электрическим и пироэлектрическим считыванием с низким энергопотреблением.

6. Повышенные по сравнению с диэлектрическими СЭМ величины М, при умеренных величинах М2 позволяют эффективно использовать пироэлектрические чувствительные элементы ППИ на основе Sn2P2Se в режиме пиротока с использованием операционного усилителя. Возможность изменения электросопротивления СЭП путем легирования позволяет исключить резистор нагрузки в цепи чувствительного элемента.

7.Эффективная фотоуправляемость пиро-, сегнето- и диэлектрическими параметрами СЭП является перспективной для использования в функциональной электронике.

8. В числе осуществленных в ходе исследований научно-технических разработок следующие:

- экономичный миниатюрный согласующий каскад на бескорпусных полевых транзисторах с динамической нагрузкой, стоковой и истоковой компенсацией, низким уровнем собственных шумов и высоким (~ Ю10Ом) входным импедансом для ППИ с чувствительными элементами продольного, поперечного и планарного типов с низкой электрической емкостью;

- преобразователь отклика фото- и термо- датчиков резистивного, емкостного, диодного и триодного типов, а также влаго- и тензодатчиков в частотно-временной код на основе усилителя с динамической нагрузкой, охваченного положительной обратной связью.

Сфера использования разработанных узлов электронного обеспечения пироэлектрических преобразователей и устройств на их основе охватывает в числе других системы следующего назначения:

- наблюдения, пожарной охраны, сигнализации и энергосбережения (в том числе с совмещенными функциями);

- экологического мониторинга параметров окружающей среды;

- мониторинга теплового и вибрационного состояния неподвижных и подвижных объектов;

- контроля и управления технологическими процессами, которые сопровождаются выделением тепла.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ И ВЫВОДЫ

1. Для исследований пироэлектрических и диэлектрических свойств сегнетоэлектрических материалов (СЭМ) динамический фототермомодуляционный метод (ДФТМ-метод) обладает высокой экспериментальной гибкостью и научной информативностью, позволяет проводить измерения не только в условиях изменения текущей температуры объекта исследований, но и при постоянной его температуре, что позволяет минимизировать влияние высоких электрических полей пироэлектрического происхождения, которые неминуемо возникают при изменении температуры СЭМ на макро-и микроскопическом уровнях.

Разработан аппаратурный комплекс для исследований пироэлектрического эффекта ДФТМ-методом в широком интервале температур. Вместе с определением величины пироэлектрического отклика в режимах пироэлектрического тока и пироэлектрической электродвижущей силы и, как следствие этого, определения пироэлектрических параметров качества М^ М2 и диэлектрической проницаемости, имеются возможности:

- совместной регистрации амплитуды и фазы пироотклика и их зависимостей от частоты модуляции зондирующего потока излучения;

- наблюдения стационарных и нестационарных импульсных и шумовых токов как пиро-, так и непироэлектрического происхождения и их классификации по виду амплитудно-временной топографии и амплитудно-частотных характеристик;

- исследования кинетики пироотклика, электро- и фотостимулированных пиро-, сегнето-, и диэлектрических явлений.

2. Разработана методика совместного определения пироэлектрических параметров ДФТМ-методом, пьезоэлектрических - методом резонанса-антирезонанса, сегнетоэлектрических - методами петель сегнетоэлектрического гистерезиса, токов реориентации поляризации и эффекта Баркгаузена, диэлектрической проницаемости и электропроводности, а также динамических вольт-амперных и переходных характеристик с использованием единого регистрационно-измерительного тракта.

Развитый на базе ДФТМ-метода методический подход позволяет получать адекватную информацию о поведении пироэлектрических параметров СЭМ с повышенной по сравнению с диэлектрическими СЭМ электронной и ионной электропроводностью и фоточувствительностью, а также

термической, электрополевой и временной нестабильностью в определенном интервале температур.

3. ДФТМ-методом проведены систематические исследования низкотемпературного поведения пироотклика ряда актуальных СЭМ (ШЬ03, иТа03, и2Се03, триглицинсульфата, 8п2Р236) в глубине сегнетоэлектрической фазы, на основе которых показано, что:

- установленный общий характер температурных зависимостей пироотклика в глубине сегнетоэлектрической фазы СЭМ с фазовыми переходами (ФП) типа "смещения" и "порядок-беспорядок" определяется изменением относительной величины вкладов в поведение пиро- и диэлектрических параметров СЭМ от процессов в фононной и псевдоспиновой подсистемах в определенном интервале температур вследствие "замораживания" процессов типа "порядок-беспорядок";

- поведение пиро-, диэлектрических и других физических параметров СЭМ в пределах интервала "замораживания" процессов типа "порядок-беспорядок" имеет более или менее выраженные признаки ФП и различную степень размытия в зависимости от индивидуальных характеристик фононной и псевдоспиновой подсистем конкретного СЭМ;

- существование низкотемпературного максимума пироотклика СЭМ как типа "смещения", так и типа "порядок-беспорядок" определяется существованием низкочастотной ангармонической оптической моды независимо от типа сегнетоэлектрического упорядочения, изменения симметрии при пара-сегнетоэлектрическом ФП и ФП в глубине сегнетоэлектрической фазы;

- характер поведения пироотклика в области низкотемпературного насыщения спонтанной поляризации определяется силой пьезоэлектрического и стрикционного взаимодействия между оптическими и акустическими колебаниями кристаллической решетки СЭМ, которое определяет величину "отрицательного" вклада в спонтанную поляризацию.

4. Для СЭМ с различным типом и температурой сегнетоэлектрического упорядочения, различными структурно-химическими свойствами, симметрией сегнетофазы и механизмом электропроводности обнаружены не связанные с низкотемпературными ФП аномалии температурного поведения пиро- и диэлектрических параметров.

В пределах этих аномалий наблюдаются различия хода температурных зависимостей как пиро-, так и диэлектрических параметров, полученных в ходе глубокого охлаждения и последующего нагрева, которые увеличиваются при более высоких температурах, где имеет место существенная разница величин пироотклика, диэлектрической проницаемости и

электропроводности в ходе термоцикла охлаждение-нагрев и тенденция к восстановлению исходных величин со временем по окончании термоцикла.

Особенности поведения физических свойств СЭМ в ходе глубокого охлаждения и последующего нагрева соответствуют возникновению метастабильных сверхструктурных образований, сохранению этих образований до температур, существенно превышающих температуру их образования, и возвращению СЭМ к исходному состоянию со временем при повышенных температурах.

Различная временная шкала восстановления для разных СЭМ связана с индивидуальными структурно-химическими характеристиками и особенностями электропроводности.

5. Наблюдаемое при изменении температуры СЭМ термостимулированное излучение света (ТСИС) является следствием и индикатором сущестования высоких электрических полей и значительных механических напряжений, имеет поляризационную и деформационную составляющие, интенсивность которых зависит от состояния околообъектной среды и особенностей адсорбционно-десорбционных процессов.

Наличие ТСИС, в частности его поляризационная составляющая, собственно пироэлектрическая люминисценция, является указателем высокой пироэлектрической активности СЭМ. Аномальное поведение параметров ТСИС может служить для выявления нетривиального поведения полярных параметров СЭМ.

6. Проведены комплексные исследования температурного и временного поведения пиро- и диэлектрических характеристик, а также нестационарных шумовых и импульсных токов в монокристаллах леконтита - кристаллогидратах с резким низкотемпературным ФП 1-го рода ^,=(99-101) К) из пьезоэлектрической в сегнетоэлектрическую-сегнетоэластическую фазу.

Как ФП 1-го рода, так и выявленные вблизи 160 К и 220. К пиро- и диэлектрические аномалии сопровождаются нестационарными токами, характер которых является индивидуальным для каждой из этих аномалий. 8 монокристаллах с индуцированной углублением в низкотемпературную фазу униполярностью особые температуры в пьезоэлектрической фазе при охлаждении выявляются по существованию шумовых и импульсных токов небаркгаузеновской топографии, что указывает на протекание нестационарных процессов на ином нежели доменная структура уровне.

Наличие характерной "сателлитной" аномалии в низкотемпературной окрестности ФП 1-го рода поясняется при рассмотрении диэлектрической и упругой нестабильности с учетом разных температур расходимости диэлектрической проницаемости свободного и зажатого кристалла и расхождения упругого модуля при постоянных электрическом поле и индукции.

7. Проведены комплексные ислледования поведения пиро- и диэлектрических параметров динамических вольт-амперных и переходных характеристик, а также нестационарных процессов в халькогенидных сегнетополупроводниках с собственным сегнетоэлектрическим ФП (ТС=336К), Б^Ргве, и с ФП между сегнето- (СЭФ) и несоразмерной (НСФ) фазами (Т0=192 К) и между несоразмерной и параэлектрической (ПЭФ) фазами (Т|=223 К), 5п2Р25е6, на основе которых показано, что:

- свойством переходного состояния из НСФ в СЭФ является сосуществование несоразмерной и мелкодоменной структур с нулевой исходной степенью униполярности, а наблюдаемые электрические колебания и нестационарные токи представляют собой аналог эффекта Баркгаузена для НСФ;

- индуцированное углублением в СЭФ полярное состояние в НСФ определяется существованием остаточных спонтанно поляризованных микрообластей с сегнетоэлектрическими свойствами и низким критическим полем Ес*=100 В/м;

- сохранение смешанного полярно-несоразмерного состояния до Т, является указанием на его тесную связь с несоразмерной структурой;

- появление и исчезновение несоразмерной структуры в окрестности Т| сопровождается термостимулированным излучением света и акустоэмиссией вследствие изменений электромеханического сотояния;

- индуцированное углублением в СЭФ изменение величины электропроводности и ее энергии активации в ПЭФ (явление электрической "памяти"), а также их восстановление со временем соответствует существенным обратимым изменениям состояния дефектной подсистемы.

В окрестности сегентоэлектрического ФП, где температурное поведение электропроводности подобно поведению диэлектрической проницаемости в соответствии с законом Кюри-Вейсса, что объясняется наличием прыжковых составляющих электропроводности и поляризации, установлено существование стимулированной пироэффектом электропроводности.

8. Проведены комплексные исследования пиро- и диэлектрических параметров, динамических вольт-амперных и переходных характеристик в широком интервале температур, охватывающем области повышенной фоточувствительности, размытых ФП и смешанной электронно-ионной электропроводности серебряно-халькогенидных сегнетополупроводников-иоников АдзАэБэ и АдзЭЬЭз, на основе которых:

- установлено существование свойственной эти СЭМ приповерхностной фазы и выяснены условия обратимых изменений ее характеристик под влиянием освещения, внешнего напряжения и при изменении температуры;

- установлены границы области интенсивного образования собственных дефектов в низкотемпературной окрестности размытых ФП, которое происходит под действием освещения, внешнего электрического напряжения и внутренних электромеханических фактов пиро-, пьезоэлектрического и электрострикционного происхождения, вызванных изменением температуры;

- экспериментально определена температурная граница диффузионного движения в Ад-подрешетке, которая считается границей "замораживания" образованных собственных дефектов.

9. Исследованы изменения пиро- и диэлектрических характеристик при прохождении последовательности ФП в Ад3Аз83 та Ад3ЗЬБ3 и прослежены изменения вида аномалий и кинетики пироотклика в зависимости от режима изменения температуры, освещения и отклонения от стехиометрия по Ад, на основе которых установлено, что:

- в низкотемпературной окрестности, каждого из последовательности ФП существуют особые температурные области, в пределах которых наблюдается нетривиальное поведение пиро-, диэлектрических и других физических характеристик, проявление которого зависит от характера и степени действия внутренних факторов;

- изменения параметров ТСИС, которое является индикатором отклонения состояния кристалла от термодинамически равновесного, различаются при каждом ФП в ходе охлаждения и нагрева, что соответствует изменению степени этого отклонения вследствие ФП и в ходе термоциклирования;

- следствием термодинамически неравновесного состояния являются искажения равновесного поведения при низкотемператрных ФП, что обнаруживается по наличию "аномальных аномалий" и зависимости их особенностей от характера действия внешних и внутренних факторов;

- особенности поведения в окрестности непрерывного ФП в Ад3Аз53 (ТН=61К) соответствуют наличию существенного электрострикционного вклада, связанного с размягчением упругого модуля и ростом диэлектрической проницаемости;

- особенности резкого ФП 1-го рода (Т^'" = 24,5-27,5К) в АдзАэБэ и его кинетики соответствуют существованию стрикционной блокировки образования зародышей новой фазы и изменения ее характеристик под влиянием внешних факторов и в ходе термоциклирования.

Серебряно-халькогенидным сегнетополупроводникам-ионикам свойственно порождение термодинамически неравновесной системы собственных дефектов лабильной Ад-подрешетки, которые под действием облучения образуют разупорядоченную систему типа

кластерной и под действием однонаправленных внешних электрических факторов и внутренних электромеханических факторов пиро- и пьезоэлектрического, а также электрострикционного происхождения образуют скоррелированную трехмерную систему типа сверхструктуры, характерные размеры которой увеличиваются при понижении температуры ФП до размеров микро- и макроскопической доменной структуры.

10. Установлен общий характер существования явления пироэлектрической "памяти" в СЭМ, которые отличаются типом сегнетоэлектрического упорядочения, симметрией неполярной и полярной фаз, родом и характером ФП.

Установлена связь наблюдаемого явления с существованием индуцированных электромеханическим взаимодействием в полярной фазе остаточных полярных областей, которые обуславливают появление пироотклика в исходно неполярной фазе. Температурный интервал существования индуцированного полярного состояния определяется температурой потери стабильности "носителей" поляризации, которыми являются:

- механически напряженные и деформированные микрообласти для кристаллогидратов с резким ФП 1-го рода из пьезоэлектрической в сегнетоэлектрическую-сегнетоэластическую фазу;

- области с несоразмерной модуляцией для собственных сегнетополупроводников с несоразмерной фазой;

- напряженное и деформированное окружение собственных дефектов лабильной подрешетки для пьезоэлектрических сегнетополупроводников-иоников с размытым ФП.

11. Халькогенидным сегнетополупроводникам и серебряно-хапькогенидным сегнетополупроводникам-ионикам свойственен полный комплекс фотополупроводниковых и фотосегнетоэлектрических явлений, который дополнен:

- для Зп2РгЗб и Зп2Р23е6 фотостимулированным снижением коэрцитивного поля, изменением постоянной Кюри-Вейсса и смещением границ несоразмерной фазы, что связано с изменением характеристик потенциального рельефа сегнетоактивных ионов Бп2+ вследствие электрон-фононного взаимодействия;

- для АдзАэБэ и Ад38ЬБ3 фотоиндуцированным переключением импеданса, существенным (»50 К) сдвигом размытого ФП, обращенным температурным гистерезисом непрерывного ФП (Тн°"н =62-58 К), фотопроявлением и фотомаскированием размытого и низкотемпературных ФП, что связано с граничным случаем электрон-фононного взаимодействия - переходом Ад-ионов в квазисвободное состояние.

12. Установлено общее для ряда СЭМ влияние условий глубокого охлаждения (криогенной обработки) на характеристики спонтанно поляризованного состояния. Обнаруженные изменения величин

пиро- и диэлектрических параметров исследованных СЭМ отнесены к классу пироэлектрических явлений, существование которых связано с действием высоких электрических полей и механических напряжений пиро, пьезоэлектрического и электрострикционного происхождения, которые возникают в условиях пироэлектрического эффекта. Результатом действия этих факторов являются:

- локальные пироэлектрические повреждения и пробой, следствием которых для сегнетожестких СЭМ является пироэлектричесая деградация;

- пироэлектрические реструктуризация и дефектообразование, следствием которых для сегнетомягких СЭМ является пироэлектрическая усталость и релаксационная восстановление;

- пироэлектрическая проводимость - увеличение электропроводности СЭМ под действием пироэлектрических факторов;

- искажения аномалий при ФП в глубине полярной фазы и эффекты пиро-, пьезо- и диэлектрической а также структурной "памяти". >

Конкретный механизм пироэлектрических явлений и временная шкала "памяти" в конкретных СЭМ определяются их структурно-химическими свойствами и характером электропроводности.

Основные, результатыдиссертшииопубликованывработах:

1. Морозовский Н.В. Пьезоэлектрические свойства кристаллов прустита и пираргирита в интервале температур 100-370 К // УХЖ. - 1981. - Т.41, вып.10. - С.1043-1046.

2. Морозовский Н.В. Особенности вольтамперных и переходных характеристик и механизм переноса заряда в системах металл-полупроводник-металл на основе Ag3AsS3 и Ag3SbS3 // ФТП. -1981,- Т.15, вып.12. - С.2396-2399.

3. Морозовский Н.В. Наблюдение аномального переключения в системах металл-материал-металл на основе прустита и пираргирита // ЖТФ. - 1983,- Т.53, вып. 3. - С.581-583.

4. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Эффект переключения в системах металл- Ag3AsS3 (Ад3ЗЬ83)-металл // ФТП. - 1983. -Т. 17, вып.5. - С.824-828.

5. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Пироэлектрический эффект в переключающихся системах металл-сегнетополупроводник-металл на основе прустита Ag3AsS3 и пираргирита Ag3SbS3 // ФТП. - 1984. - Т. 18, вып. 11. - С.1944-1949.

6. Морозовский Н.В. Контактные явления в полупроводниках-сегнетоэлектриках прустите и пираргирите // В сб. "Полупроводники-сегнетоэлектрики". - Ростов-на-Дону: РГУ. -1984. - С.98-105.

7. Морозовский Н.В. Некоторые электрофизические и фотоэлектрические свойства прустита и пираргирита в области размытого фазового перехода // В сб. "Полупроводники-сегнетоэлектрики". - Ростов-на-Дону: РГУ. - 1986. - С.50-55.

8. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Проявление фазовых переходов в поведении электрофизических свойств прустита и пираргирита // В сб. "Сегнетоэлектрики". - Минск: МГПИ. -1986. - С.111-118.

9. Аномалии диэлектрических свойств металлооксидной керамики ВаВЮз / С.Л.Бравина, А.М.Габович, Д.П.Моисеев, Н.В.Морозовский, С.К.Уварова // ФТТ. - 1987. - Т.29, вып.1. - С. 285-287.

10. Пироэлектрические исследования несоразмерной фазы в Sn2P2Se6 / С.Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, Н.В.Морозовский и др. // ФТТ. - 1987. - Т.29, вып.З. - С.740-743.

11. Пироэлектрические свойства кристаллов Sn2P2S6 / С.Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, М.Д.Кладкевич, Н.В.Морозовский и др. // Изв. АН СССР, сер. Неорганич. материалы. - 1987. - Т.23, N 5. С.733-738.

12. Морозовский Н.В. Влияние различных воздействий на аномалии динамического пироэффекта при фазовом переходе первого рода в прустите // В сб. "Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики". -Калинин: КГУ, 1987. - С. 116-121.

13. Исследование особенностей пироэлектрических свойств кристаллов прустита и пираргирита методом пироэлектрической люминесценции / С.Л.Бравина, А.К.Кадащук, Н.В.Морозовский и др. // УФЖ. - 1987. - Т.32, N 10. - С.1464-1466.

14. Низкотемпературный пироэлектрический эффект в одноосных сегнетоэлектриках типа смещения / С. Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, Н.В.Морозовский, А.А.Строкач // УФЖ. -1988. - Т.22, N 7. - С.1065-1072.

15. Пиролюминесценция кристаллов прустита и пираргирита / С.Л.Бравина, А.К.Кадащук, Н.В.Морозовский и др. // ЖТФ. -1988. - Т.58, вып.7. - С.1404-1406.

16. Pyroelectric luminescence of ferroelectric-semiconductors proustite and pyrargyrite in the temperature range 4,2-300 К / S.L.Bravina, A.K.Kadashchuk, N.V.Morozovsky et al. // Ferroelectrics. - 1988. - Vol.83. - P. 119-125.

17. Особенности пироэлектрического эффекта в метагерманате лития Li2Ge03 в интервале температур 4,2-350 К / С.Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, Н.В.Морозовский, А.А.Строкач // ФТТ. - 1989. - Т.31, вып.7. - С.288-290.

18. Пироэлектрические явления в метагерманате лития / С.Л.Бравина, А.К.Кадащук, Н.В.Морозовский и др. // ЖТФ. -1990. - Т.60, вып.1. - С.97-101.

19. Бравина С.Л., Морозовский Н.В., Скрышевский Ю.А. Пироэффект и термостимулированные явления в кристаллах

семейства триглицинсульфата // ФТТ. - 1990. - Т.32, вып.9. -С.2543-2548.

20. Пироэлектрические явления в кристаллах семейства триглицинсульфата / С.Л.Бравина, Н.В.Морозовский, Н.И.Остапенко, Ю.А.Скрышевский // В сб. "Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики". - Тверь: ТГУ. - 1990. - С.75-82.

21. Бравина С.Л., Морозовский Н.В,, Строкач A.A. Эффект изменения знака пирокоэффициента и возможность его использования для регистрации теплового излучения // В сб. "Тепловые приемники излучения". - Ленинград: ГОИ. - 1990. -С.82-83.

22. Морозовский Н.В. Преобразователь с частотно-временным выходом для тепловых датчиков // В сб. "Тепловые приемники излучения". Ленинград: ГОИ. - 1990. - С.84-85.

23. Электрофизические свойства полупроводниковой керамики ВаВЮз / С.Л.Бравина, А.М.Габович, Н.В.Морозовский и др. // Изв. АН СССР. Неорганич. матер. - 1991. - Т.26, N 12. -С.2619-2624.

24. Особенности низкотемпературного поведения пироэлектрических и диэлектрических свойств сегнетоэлектриков типа порядок-беспорядок / С.Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, Н.В.Морозовский, А.А.Строкач // Йзв. АН СССР. Сер.физ. - 1991. - Т.55, N 3. - С.567-571.

25. Experimental and theoretical investigations of the pyroelectric effect in ferroelectric crystals at low temperatures / S.L.Bravina, LS.Kremenchugsky, N.V.Morosovsky, A.A.Strokach // Ferroelectrics. - 1991. - Vol.118. - P.41-50.

26. Bravina S.L., Morozovsky N.V. Pyroelectricity in some ferroelectric semiconductors and its applications // Ferroelectrics. - 1991. - Vol.118. - P.217-224.

27. Effect of domain wall clamping on the pyroelectric response of NaNH4S04 • 2H20 / B.Hilczer, S.L.Bravina, N.V.Morozovsky, L.Szczepanska // Ferroelectrics. - 1993. - Vol.140. - P.287-292.

28. Электрические характеристики, фото- и акустоэмиссия в монокристаллах Sn2P2Se6 / С.Л.Бравина, А.К.Кадащук, Н.В.Морозовский, Ю.А.Скрышевский // Изв. РАН. Сер. физ. -1993.-Т.57, N 3. - С.179-183.

29. Пиро- и диэлектрические аномалии, фото- и термолюминесценция Sn2P2S6 при низких температурах / С.Л.Бравина, А.К.Кадащук, В.С.Манжара, Н.В.Морозовский // Изв. РАН. Сер. физ. - 1993. - Т.57, N 6. - С.114-118.

30. Природа температурных изменений пироэлектрических и диэлектрических параметров ряда сегнетоэлектриков в широкой области температур / С.Л.Бравина, Л.С.Кременчугский, Н.В.Морозовский, А.А.Строкач // Труды Всесоюзной конференции "Реальная структура и свойства ацентричных кристаллов". -Благовещенск: Амурполиграфиздат. - 1990. - 4.1. - С.144-150.

31. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Особенности применения сегнетоэлектриков-полупроводников в качестве материалов для пироэлектрических датчиков // Труды Всесоюзной конференции "Реальная структура и свойства ацентричных кристаллов". -Благовещенск: Амурполиграфиздат. - 1990. - 4.2. - С.189-145.

32. Nature of pyroelectric and dielectric anomalies in some ferroelectrics in temperature range 4,2-400 К / S.L.Bravina, L.S.Kremenchugsky, N.V.Morozovsky, A.A.Strokach // Ferroelectrics. - 1989. - Vol.91. - P.285.

33. Pyroelectric luminescence of polar crystals / S.L.Bravina,

A.K.Kadashchuk, N.V.Morozovsky et al. // Ferroelectrics. 1989. -Vol.91. - P.387.

34. A.c. N 1253348 СССР, МКИ С 11 С 11/40. Элемент памяти / С.Л.Бравина, Н.В.Морозовский. - 1986. 3 е., 3 илл.

35. A.c. N 1471817 СССР, МКИ G01K 7/32. Преобразователь температуры в частоту / С.Л.Бравина, Ю.М.Высочанский, Л.С.Кременчугский, М.М.Майор, Н.В.Морозовский, В.Ю.Сливка,

B.М.Столяров. - 1988. 3 с. 2 илл.

36. The significance of the intrinsic defects in the behavior of the electrophysical properties of the ferroelectric semiconductor Ag3AsS3 in the temperature range 4,2-300 К / S.L.Bravina, A.K.Kadashchuk, N.V.Morozovsky et al. // Abstracts of the Internat. Conf. on the science and technology of defect control in semiconductors. - Yokohama, 1989. P. 169.

37. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Фотоиндуцированные явления в области резкого фазового перехода в сегнетоэлектрике-полупроводнике Ag3AsS3 и их использование для регистрации оптического и теплового излучения // Тез. докл. 2-й науч. конф. "Фотоэлектрические явления в полупроводниках". - Ашхабад: Ылым, 1991. - С.7-8.

38. Бравина С.Л., Морозовский Н.В., Хильчер Б. Динамический пироэффект и эффект Баркгаузена в кристаллах леконтита, NaNH4S042H20 // Тез. докл. 13-й конф. по физике сегнетоэлектриков. - Тверь, ТвГУ. - 1992. - Т.2. - С.5.

39. Bravina S.L., Morozovsky N.V. Semiconductor-ferroelectric based humidity sensors with resistive, capacitive and charge response // Abstracts of the 8-th Int. meeting on ferroelectricity. - Gaithersberg, 1993. - P.P2:201.

40. Morozovsky N.V. Response to frequency converter for different types of RCQ-sensors // Abstracts of the 8-th Internat. meeting on ferroelectricity. - Gaithersberg, 1993. P.P2:210.

41. Бравина С.Л., Морозовский H.B., Строкач A.A. Пироэлектрические приемники излучения для использования в широкой области температур // Тез. доп. науково-техшч. конф. "ФундаментальИ та прикладж проблеми косм!чних дослщжень". - Житомир. 1993. - С. 108-109.

42. Бравина С.Л., Морозовский Н.В. Низкотемпературные фазовые переходы и неравновесный характер пред- и послепереходных явлений в АддАвЗз и АдзЭЬБз // Тез. докл. 14-й Всероссийской конференции по физике сегнетоэелктриков. Иваново, ИвГУ. -1995. - С.43.

43. Морозовский Н.В. Пироэлектрические явления в сегнетоэлектрических кристаллах с различным характером электропроводности //Тез. докл. 14-й Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков. - Иваново: ИвГУ. -1995. - С.357.

Морозовский Н.В. Пироэлектрические явления в сегнетоэлектриках с различными механизмами электропроводности. Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01.04.07 - физика твердого тела. Институт проблем материаловедения НАН Украины, Киев, 1996.

Защищается 41 научная работа и 2 авторских свидетельства по результатам исследований пироэффекта и определяющих поведение пироотклика электрофизических параметров ряда сегнетоэлектрических материалов (СЭМ), включающего диэлектрические, полупроводниковые и ионнопроводящие СЭМ с фазовыми переходами различного типа, рода и характера в интервале температур 4,2-400 К. Полученный с помощью динамических и модуляционных методов комплекс данных проанализирован исходя из концепции СЭМ как активной среды с пьезо- и пироэлектрической реакцией. Определен класс пироэлектрических явлений, ответственных за наблюдаемые в условиях пироэлектрического эффекта изменения свойств СЭМ, и установлена их связь с высокими электрическими полями и механическими напряжениями пиро-, пьезоэлектрической и стрикционной природы.

Morozovsky N.V. Pyroelectric phenomena in ferroelectrics with different mechanisms of electrical conduction. In manuscript. Thesis for the scientific degree of doctor of physical and mathematical sciences on speciality 01.04.07 - solid state physics. Institute of Material Science Problems NAS of Ukraine, Kyiv, 1996. 41 scientific works and 2 author certificates on the results of investigations of pyroelectric effect and electrophysical parameters which determine the pyroresponse behavior of a number of ferroelectric materials (FEM), including dielectric, semi-conductive and ionic-conductive FEM with phase transitions of different types, kinds and characters in the temperature range of 4,2-400 K, are defended. Data set obtained by means of dynamic and modulation methods has been analyzed proceeding from conception of FEM as an active medium with piezo- and pyroelectric reaction. Pyroelectric phenomena class responsible for FEM properties changes observed in conditions of pyroelectric effect has been defined and their connection with high electric field and mechanical stresses of pyro, piezoelectric and striction nature has been ascertained.

Ключевые слова: пироэлектрический эффект, фототермо-модуляционный пироэлектрический метод, сегнетоэлектрические материалы, сегнетополупроводники, сегнетоионики,

термостимулированное излучение света, фотосегнетоэлектрические явления, пироэлектрические явления, пироэлектрические преобразователи, приемники излучения.