Сегнетоэлектрическая динамика дипольных стекол дигидрофосфата рубидия-аммония (RADP) и его дейтрированного аналога (DRADP) тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

;2В' 1 '5 9 г •

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК , ИНСТИТУТ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ

I На правах рукописи

синицкий

Алексей Владимирович

УДК 537.226

Зегнетоэлектрическая динамика дипольных стекол дигидрофосфата рубидия-аммония ({ЗАОР) и его дейтерированного аналога (DRADP)

01.04.10 — физика полупроводников и диэлектриков

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук '

-

Москва - 1992

Работа выполнена в Институте общей физики Российской Академии наук

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

А. А. Волков

Официальные оппоненты: доктор физико-математических'наук

В. С. Вихнии,

кандидат физико-математических наук А. И. Ритус

Институт физики твердого тела Российской Академии наук

_1992 г. в /5~ часов на заседанм

Специализированного совета К.ООЗ.49.01 при Институте общей физики РАН по адресу: 117 942, г. Москва, ул. Вавилова, 38.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института общей физики РАН. Автореферат разослан « /4 »_/ О 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного совета К.ООЗ.49.01 д. ф.-м.}(., профессор

Ведущая организация:

Защита состоится «

/б' » //

А. Ирисов

ГОСУДАРС Г51ИНАг1 - : БИБЛИОТЕКА -.....—

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуалмнкть темы. Исследование диэлектрических свойств разупорядоченных твердых тел представляет значительный научный и практический интерес. Он обусловлен возможностью получения с помощью такого рода исследований богатой информации о строении и динамических свойствах разупорядоченных систем (11, изучение которых стало одной из центральных задач физики конденсированного состояния после того, как в 70-е годы основные диэлектрические свойства идеально упорядоченных кристаллов были успешно описаны на основе концепции дальнего порядка 12, 3|.

Значительное внимание исследователей привлекают в последнее десятилетие структурные стекла — вещества, обладающие как кристаллической структурой, так и существенной разугюрядоченностью, что делает их как бы промежуточным звеном между идеальными кристаллами и настоящими аморфными стеклами. Как правило, такие соединения являются твердыми растворами двух веществ, обладающих близкой кристаллической структурой, но разными типами микроскопических взаимодействий [4). Близость структуры обеспечивает их существование в виде монокристаллов, а конкуренция разных взаимодействии препятствует фазовому переходу во вполне упорядоченное состояние. Одними из представителей такого рода соединений являются днпольные стекла — твердые растворы сешето-и антисегнетоэлектриков [5). Наиболее подробно изучавшимся, по сути дела, модельным объектом является смешанный дигидрофосфат рубидия-аммония КЬ^.^НдМЬРО,, (1?АОР). Этот кристалл принадлежит к хорошо изученному в физике сегнетоэлектриков семейству дигидрофосфата калия КН2РО4 (КЭР) и может быть выращен при любых относительных концентрациях х. Возможна также замена водорода на дейтерий и получение монокристалла ЯЬ^^ЫО^ОгРО« <р{?АОР).

При достаточно высоких температурах эти вещества находятся в пяраэлектри-ческой фазе со свободно переориентирующимися дипольныными моментами. При понижении температуры, однако, дипольиые моменты не упорядочиваются тем или иным образом, как в случае исходных, чистых кристаллов, а закрепляются, или «замораживаются», в разупорядоченном состоянии, формируя фазу диполь-ного стекла. "

Монокристаллы ИАОР и 011АОР подвергались в последние годы интенсивным исследованиям как статическими (измерения теплоемкости [61 и теплопроводно-

сти [7], рентгеноструктурные исследования 18)), так и динамическими (рассеяни. Мандельштама-Бриллюэна (9), комбинационное рассеяние 110] и рассеяние нейтронов 111]) методами. "Особый интерес в этих исследованиях представляет динамика дипольных моментов, связанная с движением протонов или дейтеронов. Как правило, все перечисленные выше динамические методы лают информацию в своем, зачастую лишь достаточно узком диапазоне частот. Единую картину динамического отклика позволяет составить комплексная диэлектрическая проницаемостью*. В литературе имеются данные по диэлектрическим измерениям в аудио- и радиочастотном, а также микроволновом диапазонах <|12, 13|). В более высокочастотные субмиллиметровывй и дальний ИК диапазоны эти измерения продолжены не были. Между тем, известно, что динамика протонных и дейтеронных мягких мод в исходных сегнетоэлектрических кристаллах зарождается им.нно в этих частотных диапазонах [14, 15).

Целью данной работы является определение природы диэлектрической релаксации в дипольных стеклах семейства KDP на основе собственных измерений диэлектрической проницаемости в субмиллиметровом и дальнем ИК диапазонах длин волн, сопоставления с низкочастотными диэлектрическими данными и анализа полученной таким образом единой панорамы диэлектрического отклика, перекрывающей около 10 порядков по частоте. В качестве объектов исследования были выбраны монокристаллы RADP и DRADP с относительной концентрацией х = 0.5.

Научная новизна работы. Впервые в субмиллиметровом (5-18 см"1) и дальнем ИК <30 - 700 см" ) диапазонах частот выполнено исследование комплексной диэлектрической проницаемости дипольных стекол — смешанных монокристаллов дигидрофосфата рубидия-аммония и его дейтерированного аналога при температурах 5-300 К.

В результате соединения полученных результатов с литературными данными других авторов для низкочастотной области спектра был выполнен анализ совокупного температурно-частотного поведения спектров действительной и мнимой

частей диэлектрической проницаемости е',е" в широком диапазоне частот от 10' 13

до J0 Гц при температурах 5 - 300 К. Было показано, что низкочастотная модг структурной релаксации ведет свое происхождение из высокочастотной параэлек-трической мягкой моды.

Сопоставление измеренных в процессе перехода из параэлектрической фазы i состояние дипольного стекла температурно-частотных зависимостей с' и с" сме-

шинных кристаллов RADP и DRADP с соответствующими величинами с', е" чистых дигилрофосфатов рубидия (упорядочивающегося в сегнетоэлектричсскую фалу) и аммония (упорядочивающегося в антисегнстоэлектрическую фазу) позволило сделать вывод о том, что смешанные кристаллы RADP и DRADP находятся в состоянии сильно размытого фазового перехода, простирающегося по температуре более чем на 10() градусов для.RADP и на 150 градусов для DRADP и не завершающегося даже при температуре жидкого гелия.

Практическая.ценность. Примененный в диссертации подход, состоящий в изучении широкой частотной панорамы диэлектрических спектров и рассматривающий единым образом высокочастотную сегнетоэлектрическую динамику протонов и дейтеронов и низкочастотный релаксационный отклик системы в состоянии ди-польного стекла, может послужить основой для дальнейшего развития теоретических представлений о природе разупорядоченного состояния в диэлектриках, а примененная методика обработки экспериментальных результатов, в частности, способы стыковки данных субмиллиметрового и ИК диапазонов, может быть успешно использована для изучения других типов ра-зупорядоченных диэлектриков и полупроводников.

• Апробация работы.Материалы, включенные в диссертацию, докладывались на I Советско-польском симпозиуме по физике сегнетоэлектриков и родственных материно (Львов, 1940), I Советско-китайско-японском семинаре по молекулярно-кинетическому аспекту физики и химии стекла (Владивосток, 1990), Семинаре по протонным стеклам (Дубна, 1991), V Всесоюзной школе-семинаре по физике сег-нетоэластиков (Ужгород, 1991), VII Европейской конференции по сегнетоэлект-ричеству (Дижон, 1991), II Российско-американском семинаре по физике сегнетоэлектриков (С.-Петербург, 1992), XIII Конференции по физике сегнетоэлектриков (Тверь, 1992), на семинарах в ИОФ РАН.

Публикации. Основные положения и результаты диссертации опубликованы в восьми печатных работах, список которых приведен в конце диссертации.

Структура н объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, а также списка основных цитируемых литературных источников. Работа содержит 105 страниц текста, включая 65 рисунков, 4 таблицы и 158 наименований цитируемой литературы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

По введении показана актуальность темы исследования, сформулирована цель и основные положения, выносимые на защиту, кратко изложено содержание диссертации по главам.

Первая глава посвящена краткому обзору некоторых основных свойств сегне-тоэлектриков, и конкретно, представителям семейства дигидрофосфата калия, теоретическому описанию и основным экспериментальным результатам по смешанным кристаллам этого семейств«!.

Смешанные сегнето-антисегнетоэлектрические кристаллы семейства КОР являют собой удачный пример того, как интересные с точки зрения современной науки проблемы разупорядоченного состояния и замораживания беспорядка в условиях подавленного <в результате конкурирующих взаимодействий) фазового перехода реализуются в представителях семейства, которое традиционно было классическим с точки зрения физики электродипольного упорядочения и является в этом смысле подробно изученным. Полученный в последние годы обширный материал по исследованию этих смешанных систем, вместе с тем, имел изъян, связанный с отсутствием субмиллиметровых и ПК данных.

Вторая глава посвящена описанию принципов работы экспериментальных установок, способам обработки данных и изложению полученных результатов.

Экспериментальные результаты настоящей диссертации были получены на субмиллиметровом спектрометре «Эпсилон» в Лаборатории субмиллиметровой спектроскопии твердого тела ИОФАН и на ИК-спектрометре «Брукср НБ-ПЗу» в Секторе физики диэлектриков в Институте физики АН ЧСФР, г.Прага. Основная обработка экспериментальных данных проводилась на компьютере Хьюлетт-Пак-кардНР 9000/310. .

Измерения СБММ спектров проводились.на монокристалле ЯЬ|.,(КН4) НгР04 с .V « 0,5. Этот кристалл был получен от В. X. Шмидта из университета штата Монтана, США. Образец представлял собой плоскопараллельную пластинку пло-шадью около 0,3 см и толщиной 0,155 мм. Срез был выполнен перпендикулярно оси а кристалла, что позволяет выполнять на одном образце измерения в двух поляризациях поля Е падающего излучения — параллельно и препендикулярно тетрагональной оси с кристалла. Типичные субмиллиметровые спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости при комнатной температуре показаны на рис. 1.

я

е'

Г

я| 4

181

1

12-t

Г

4-

» J .»..«

1. ' t__».J .__I • .. ..

1 t s -3

J J

a

3

V,

I—3

a

te-

40 г nz

г BÎ-й г

гя|-15 f-

18 r 0£-,

га

v,

25

Рис. 1 Субмиллиметровые спектры действительной г.' и мнимой е" частей диэлектрической проницаемости дипольного стекла RADP в поляризациях £11 с и Е±с.

Для измерения спектров дейтерированного образца использовался кристалл ?b|.„(ND4),D2P04 с х - 0.5 и степенью дейтерирования свыше 99%. Как и кри-талл RADP, этот кристалл был выращен медленным выпариванием раствора исходных комплнентов. Кристалл был получен от X. Аренда, Швейцария. Образец 1ля измерений представлял собой плоскопараллельную пластинку с поперечным

ё г

О Ui

t£ ы

а.

06

04

02

06

04

02

06

04

1 02

ОС

06

04

02

0

DftADP El с

15К

'•^VWU

юок J

200К

700 40G

WAVE NUMBERS (cm1!

eoo

200 400

WAVEMIWBERS lort'l

Рис. 2 Спектры отражения DRADP при нескольких температурах в поляризациях £| |с и £lc. Сплошные линии — теоретическая подгонка.

1000

сечением около 0.3 см^ и толщиной 0.416 мм. Условия измерений были те же самые, что и в случае RADP.

И К-спектры отражения RADP измерялись в диапазоне 20 + 650 см"1 при температурах 15 + 300 К в поляризациях |с и Ele. Ныл использован тот же самый кристалл, что и в субмиллимет ровых измерениях Толщина образца со ставляла около 1 мм Спектры DRADP. из мерялись в аналогич ных условиях

Использовался тот же кристалл, на котором проводились субмиллиметровые измерения. Толщина образца СОСтаа1яла окаю 2 мм. Типичные спектры от-

. V.CM'1

Рис. 3'Диэлектрические спектры е'(у) и f"(v) дипольного стекла RADP в ориентациях а) £ 11 с и б) Ele при температурах Т, К: 1 — 275, 2 — 108, 3 — 53, 4 — 35, 5 — 5. Точки в диапазоне v . 10 см'1 — данные субмиллиметровой ЛОВ-спектроскопии, выше 40 см"1 — расчет по формулам Крамерса - Кронига из спектров ИК-отражения. Сплошные линии— модель независимых осцилляторов.

Е||с e'

slla e'

6)

100

v,cm

v.cm

ражения 01?АВР показаны на рис 2.

В результате цикла субмиллиметровых и И К измерений получены спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости диполыюга стекла 1?АОР и его дейтерированного ЮООаналога 01?А0Р в диапазоне частот 5 + 700 см*1 в интерпале температур от комнатной до темпера- туры жидкого гелия. Результаты показаны на рис. 3.

На основе аддитивной многоос-цилляторной модели дисперсии осущеетлса теоретическая подгонка этих спектров и определены пара-

Рис. 4 Стыковка результатов описания ИК-отражения, пересчитанных в е', е" с субмиллиметроывмн спектрами диэлектрической проницаемости йЯАЭР:

а) Е X с, I — 300 К, 2 — 250 К, 3 — 200 К, 4 — 140 К, 5 — 100 К;

б) Е 11 с. 1 — 295 К, 2 — 225 К, 3 — 200 К, 4 — 150 К, 5 — 100 К.

метры колебательных мод кри- ^q сталлов и их температурные зависимости. .. 80

Третья глава посвящена анали- J зу динамики дипольных стекол на ^ 60 основе полученных данных и CJ сравнения с литературными дан- (0 ными, на основе которых была получена панорама диэлектриче- 20 ского отклика дипольных стекол RADP и DRADP, перекрывающая 0 около 10 порядков по частоте.

Основное внимание в панораме Рис. 5 Температурное поведение частот по-диэлектриче- ского отклика ди- лярных протонных мод в смешанном кристал-польных стекол RADP, DRADP ле RADP (1 — Ele, 2 — Е 11с привлекают температурнозависи- и чистых RDP <3, Е 11с) и ADP <4, Е±с ). мые моды, непосредственно отра- '

жающие динамику протонов или.дейтеронов. При относительно высоких температурах, в парафазе, температурно-частотное поведение этих мод (рис. 5, 6) соответствует поведению мягких мод в исходных сегнетоэлектрических кристаллах и

Т.К

1/(2п), cm' 10'

10* 10' 10* 10' 10' 10'

Е||с

l 1/(2xi), cm' 10* Ю'

Eli»

"О-Ч .

- 4----- %

»

----».

/L / •

'/ /

'/ /

'// -

- ill

i ¡I

- i 1 ■

1 Н| 1 )' .. 1 , .... 1-------

SO 100 150 200

250 300 Т, К

Рис. 6 Температурное поведение частоты 1/(2лт) (+, о) и силы релаксатора/ (<>,□ ) мягкой моды в ОкАВР; + и О — СБММ измерения, о и □ — по работе [151]; сплошные линии — закон Фогеля-Фульхера, прерывистая — закон Арре-ниуса.

описывается классическим законом Кохрена для мягкой

моды — Т - Тс, с отрицательной 7\. По мере возникновения фазы дипольного стекла характер температурных зависимостей частотыи амплитуды (диэлектрического вклада) смягчающихся мод меняется, и эти моды постепенно превращаются в моды структурной релаксации, характерные для разупорядоченного состо-

300

Рис. 7 Температурное поведение силы осцилляторов мягких мод в ЯАЭР: 1 — Е±с ,2 — £ 11 с. яния. В целом поведение мод описывается формулой Фогеля-Фульхера

_1_ ( £» 1 2лг ж2лг0 еХр["Г- Ту,) '

Особенностью этих мод является то, что сила релаксатора моды / = (величина, пропорциональная суммарному заряду частиц, участвующих в данном типе колебаний) падает при охлаждени.1.

В парафазе для классической мягкой моды сегнетоэлектрического фазового перехода, которая не взаимодействует с другими модами, заряд моды сохраняется при ее смягчении. Это выражается в постоянстве силы мягкой моды [27). Падение частоты моды компенсируется ростом вклада Дг за счет развития дальнодейству-ющих корреляций. В чистых кристаллах ЯОР и АЭР этот процесс ведет в конечном счете к возникновению сегнето- или антисегнетоэлектрического упорядочения. В смешанных кристаллах конкуренция сегнето- и антисегнетоэ-лектрических взаимодействий ведет к подавлению дальнодействующих диполь-дипольных корреляций и препятствует росту вклада Де.

Температурное поведение силы релаксатора мягких, мод 1?АОР показано на рис. 7. Видно, что это поведение существенно отличается от классического. В па-раэлектрической фазе наблюдается рост силы осциллятора, а затем, при переходе в состояние дипольного стекла, происходит резкое падение, которое однозначно указывает на процесс перераспределения зарядов мягких мод в более низкочастотные возбуждения. Последние как раз и наблюдаются на радиочастотах и оли-

»створяют динамику стеклофазы. Температурное поведение силы релаксатора мягких мод DRADP показано на рис. 6. Поведение/аналогично наблюдаемому в RADP.

Падение силы релаксатора свидетельствует о перераспределении анергии колебаний во все более Низкочастотные возбуждения. Такое поведение было нами охарактеризовано как «вымерзающая мода». IIa примере дипольных стекол RADP и DRADP видно, что вымерзающие моды тесно связаны с мягкими модами и ведут из них свое происхождение.

Вымерзающая мода является промежуточной стадией в процессе эволюции диэлектрического спектра при охлаждении. По мере понижения температуры «центр тяжести» динамического отклика кластеров смещается на все более низкие частоты. В дальнейшем в движение вовлекаются границы кластеров (типа доменных стенок). В пределе бесконечно низких частот этот процесс (рис. 8) формирует статические диэлектрические свойства дипольных стекол.

Сопоставление процесса замерзания (перехода в фазу днпольного стекла) и поведения вымерзающей моды с сегнетоэлектрическим фазовым переходом и поведением мягкой моды позволяет сделать вывод о том, что дипольные стекла RADP и DRADP находятся в состоянии структурного фазового перехода, растянутого по температуре более чем на полторы сотни Кельвинов и не завершающегося даже при температуре жидкого гелия. При понижении температуры «центр тяжести» динамического отклика смещается на все более низкие частоты.

Низкочастотный диэлектрический отклик определяется системой разупорядо-ченных кластеров дипольного стекла — областей мезоскопического размера (порядка нескольких постоянных решетки), динамика которых заморожена уже о парафазе, т. е. характерные частоты движения атомов внутри кластера существенно меньше, чем характерные частоты параэлектрического окружения. Дальней-

т. к

Рис. 8 Температурная зависимость частот полярных возбуждений в РА1)Р. Штриховка условно показывает изменение силы релаксатора мод. При охлаждении «центр тяжести» спектра смещается на низкие частоты.

шее разрастание кластеров велет к образованию возбуждений тина доменной стенки, формируя в пределе бесконечно малых частот ста ти чее к и е диэлектрические свойства фазы дипольного стекла.

В четвертой главе рассматривается свойство «масштабной инвариантности» функции диэлектрического отклика, позволяющее отобразить экспериментальные данные г\ к" для разных частот и температур на единую управляющую кривую. В главе рассмотрено несколько вариантов такого отображения (скейлинга). Показано, что оптимальным способом является следующий. При каждой температуре частота нормируется на частоту, при которой г" достигает максимума (пика потерь), а действительная и мнимая части диэлектрической проницаемости — на соответсвующие величины в пике потерь.

Примененение скейлинга к спектрам 1*АОР (рис. 9) позволило разделить два механизма релаксации.

Возможжх'ть скейлинга ФДО можно интерпретировать как инвариантность спектр;1льной формы отклика при изменении масштаба частот. Так по аналогии с пространственными фрактальными объектами возникает вопрос о временных фрактальных свойствах функции отклика. Подход с точки зрения фрактальных систем, возможно, пролил бы свет на проблему универсального поведения ФДО и выявил бы классы универсальности, связанные, например, с фрактальной размерностью функции отклика. Дтя более конкретного ответа на эти вопросы необходимы как теоретические, так и экспериментальные исследования в максимально более широком температурно-частотном окне.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации.

'8 0.« ' р

г.г 0.0?--0.? г" «Л

в.е

-а.« -Й Й -0 В I

I.

-ел

ал

18

Рис. 9 Нормированные спектры ЯАПР в поляризации А'||с (излом на управляющей кривой соответствует переходу к другому механизму релаксации)

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ:

В диссертационной работе решена задача определения природы диэлектрической релаксации в смешанномкристалле дигидрофосфата рубидия-аммония <1<АГ)Р) и его дейтерированном аналоге (ГЖАОР). Эти вещества представляют собой сравнительно новый класс диэлектриков — дипольные стекла. Получаемые в результате смешивания сегнетоэлектрического дигидрофосфата рубидия (1ШР) и антисегнетоэлектрического дигидрофосфата аммония (ИАОР), эти кристаллы проявляют принципиально новые свойства: конкуренция сегнето- и антисегнетоэ-лектрических взаимодействий ведет к подавлению в них структурного фазового перехода, и при охлаждении вместо упорядоченного состояния из параэлектриче-ской фазы формируется состояние дипольного стекла, в котором ранее подвижные дипольные моменты замораживаются разупорядоченным образом. Поставленная задача была решена в результате выполненных экспериментальных исследований ИАОР и 01?А[)Р методами субмиллиметровой и дальней инфракрасной диэлектрической спектроскопии. Полученные результаты мы сопоставили с литературными данными других авторов для низкочастотной области спектра. Таким образом был выполнен анализ совокупного температурно-частотного поведения спектров действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости с', г' в широком диапазоне частот от 10^ до ю'^ Гц при температурах 5 - 300 К. Выло показано, что низкочастотная мода структурной релаксации ведет свое происхождение из высокочастотной параэлектрической мягкой моды.

Сопоставление измеренных в процессе перехода из параэлектрической фазы в состояние дипольного стекла температурно-частотных зависимостей с' и г" смешанных кристаллов ЯАЭР и ОЯАОР с соответствующими величинами с', е" чистых ди гидрофосфатов рубидия (упорядочивающегося в сегнетоэлектрическую фазу) и аммония (упорядочивающегося в антисегнетоэлектрическую фазу) позволило сделать вывод о том, что смешанные кристаллы ЯАОР и ОЯАЭР находятся в состоянии сильно размытого фазового перехода, простирающегося по температуре более чем на 100 градусов для ЯАЭР и на 150 градусов для ОйАОР и не завершающегося даже при температуре жидкого гелия.

Примененный в диссертации подход, состоящий в изучении широкой частотной панорамы диэлектрических спектров и рассматривающий единым образом высокочастотную сегнетоэлектрическую динамику протонов и дейтеронов и низкочастотный релаксационный отклик системы в состоянии дипольного стекла, может

послужить основой для дальнейшего развития теоретических представлений о природе разупорядоченного состояния в диэлектриках, а примененная методика экспериментальных исследований может быть успешно использована для изучения других типов разупорядоченных диэлектриков и полупроводников.

1. Впервые для смешанных кристаллов ЯАОР и 01?А0Р при температурах 5 - 300 К экспериментально измерены спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости г* в субмиллиметровом диапазоне частот (5-18 см'1) и спектры отражения Л в дальнем ИК диапазоне (30 - 700 см"').

2. В результате обработки экспериментальных данных методами дисперсионного анализа и преобразования Крамерса-Кронига впервые получены спектры действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости г.* в широком диапазоне частот 5 - 700 см"'; величины г' и г" определены с точностью около 5 %.

Основные моды, наблюдаемые в спектрах, идентифицированы по типу колебаний, на основе дисперсионного анализа определены их параметры и получены температурные зависимости этих параметров. В субмиллиметровом участке спектров обнаружены температурно-неустойчивые моды, собственная частота которых снижается при охлаждении кристалла (смягчающиеся моды).

3. На основе анализа температурных зависимостей панорамы диэлектрических спектров смешанных кристаллов показано, что температурно-частотное поведение этих мод в параэлектрической фазе сответствует мягким модам в исходных чистых кристаллах }ШР и АШ\ При охлаждении смешанных кристаллов ниже температуры перехода в фазу дипольного стекла характер температурных зависимостей частоты и амплитуды (диэлектрического вклада) смягчающихся мод меняется, и эти моды постепенно превращаются в моды структурной релаксации, характерные для разупорядоченного состояния. Особенностью этих мод является то. что при охлаждении падает сила релаксатора — величина, пропорциональная суммарному заряду частиц, участвующих в данном типе колебаний. Такое поведение силы релаксатора свидетельствует о перераспределении энергии колебаний во все более низкочастотные возбуждения и охарактеризовано нами хак «вымерзающая мода».

По мере понижения температуры «центр тяжести» динамического отклика смещается на все более низкие частоты, формируя в пределе бесконечно низких частот статические диэлектрические свойства фазы дипольного стекла.

4. На основе процедуры скейлинга (масштабного преобразования спектров с' и »•", в результате которого спектры для разных температур укладываются на еди-

ную »управляющую кривую») показано, что ушйрение (»бнаруженных «вымерзающих» мол при понижении температуры является результатом коллективного пропесса замораживания липольных моментов в холе формирования фазы ди-польного стекла.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

i Sinitski Л. I'., Volkov A. A., I'etzelt J. Scaling of the dielectric loss function in the

dipolar glass Rb| .(Nil«).!!jI'O« // 1-советско-польский симпозиум по физике сегнето;>лектриков и родственных материалов, Львов 1990, тезисы докладов, с. 85.

ii Votkov Л. A.. Kozlov G. У., IjMcv S. P., Sinitski A. V., Kumbci S., PctzeltJ.,

Schmidt V. H. Cluster dynamics of the RDP-ADP dipolar glass // l советско-польский симпозиум no физике сегнетозлектриков и родственных материалов, Львов 1990, тезисы докладов, с. 110.

iii Сшшцкш) А. Д., Нолкчм Л А., Лебедев С. II.. Петцелт Я. Микропьезорезо-

нансная мода в дипольном стекле RADP // V Всесоюзная школа-семинар по физике сегнетоэластиков, Ужгород 1991, тезисы докладов, с. 51.

iv Petzelt J.. Zelezny V., Kamba S.. Sinitski A. V., Ubedt-v S. P., Volkov A. A.,

Kozlov G, V., Schmidt V. //. I'ar-infrared and near-millimetre spectroscopy of the Rb,)3(N'H4)03H2PO« dipolar glass// J. Phys.: Condens. Matter 1991, V. 3. pp. 2021-2027.

v Волктi А. А., Кохкм Г. В., Лебедев С. П., Синицкий А. В., Камбц С.,

Петцелт Я. Мягкие моды в дипольном стекле RADP // ЖЭТФ 1992, Т. I01.cc. 248-235;

Volkov A. A., Kozlov С. V., Lebedev S. P.. Sinitski А. К, Kamba S„ and Petzelt J. Soft modes in RADP dipole glass // Sov. Phys. JETP 1992, V. 74, pp. 133-136

vi Volkov A. A., Kozlov G. V., Pimenov A. G., Sinitski A. V. Dielectric function of

solids and order-disorder problem // Fcrroelectrics 1992, V. I26,«pp. 157-162.

vii Kamba S., Petzelt J.. Sinitski A. V., Pimenov A. G.. Volkov A. A., Kozlov G. V. Far

Infrared Properties of the Rbo.j(ND4)0 jDjPO* Dipolar Class // Fcrroelectrics 1992, V. 127. pp. 263-268.

viii Волков А. А., Козлов Г. В., Пименов А. Г., Синицкий А. В., Камба С..

Петцелт Я. // Панорама функции диэлектрического отклика дейтериро-ванного дипольного стекла DRADP // Тезисы докладов XIII конференции по физике сегнетоэлектриков, г. Тверь, 1992, Т. 1, с. 102.

-1 А-

ОСНОВНАЯ ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1 Займан Дж.. Модели беспорядки, Il M.: «Мир», 1982, 591 с.

2 Займан Дж., Принципы теории твердого тс.та II М.: »Мир». 1974, 472 с.

3 Уайт Р., Джебелл Т. Латыши порнЛжч тшухЪ^.х телах N М.:«Мнр», 1982.448 с.

4 Urnll .4. Orientation«»! Glasses 11 Annu. Rev. Phys. Chem. 1989, V. 4«. pp. 29 - 60.

5 Courtcns E. Competing structural ordering and transitions to glass in mixed crystals

of Rb| ,(М14),НгРО«//J. I'hvs. U-tt. (Paris) 1982. V. 43. pp. 1.-199-1.-204.

6 Iajh 7cs\ W. N.. Schmidt V. //. Thermal Properties of the Frustrated

о4*ГЪР()4 System at I-ow Temperatures // Jap. }• Appl. Phys. 1985, V. 24, Suppl. 24-2, pp. 952-954:

7 Bcrret J.-F., Meissner M., WaHon S. К., Pohl R. О., Courtcns H. Glasslike thermal

properties and isotope effect in Kb, , <NH4),H2P04 mixed crystals // Phys. Rev. U-tt. 1991, V. 67, N» I, pp: 93-96.

8 S./ftiV»/.te, H.Sakushitu. H Tcrauchi X-Ray' Diffraction Study of a Random

Mixture; Rb, ,<NH4>,M:P0411 Jap. J. Appl. Phys. 1985, V. 24. Suppl. 24-2. pp. 958-960.

9 Courtcns /"., Vacher R., Пацогп .Y. Brillouin spectroscopy of polarization

fluctuations in a Rb, ,<NH4),H,P04 glass // Phys. Rev. В 1986, V. 33, pp. 7625-7636.

10 Courtcns /:., Vont H. Raman study of rubidium-ammonium dihydrogen phosphate

glasses // J. Chem. Phys. (Paris) 1985, V. 82, pp. 317-327.

11 Grimm H. Neutron Scattering Study of a Crystal with Random Competing

Interactions // Dynamics of Disordered Materials, ed. by D. Richter, A. J. Dianoux, W. Petrv. A. Texeira (Berlin: Springer-Verlag) 1989, pp. 274-278.

12 Tukashixc M., Tcrauchi //., Kfiura Y., Hoshino S., Nakamura T. Dielectric

dispersion of'Rb|.,(NH4),HjP04 // Jap. J. Appl. Phys. 1985, V. 24, Suppl. 24-2, pp. 947-949.

13 Brückner H. J., Courtcns £., Unruh H.-С. Dielectric relaxation of mixed crystals of

Rb, l'(NM4),HjP04 at microwave frequencies 11 Z. Phys. В 1988, V. 73, pp. 337-342.

14 KozlovG. V'., UbeJev S. P., Prokhorov A. M., Volkov A. A. Proton modes in KDP

type crystals // Ferroelectrics 1980, V. 25. N9 1/4, pp. 531-534.

15 Kozlov G. V., lu-bctlev S. P., Prokhorov Л. M., Volkov А. A Investigation of

. ferroelectric excitations in hydrogen-bond crystals using the method of submillimeter spectroscopy // J. Phys. Soc. Jap. 1980 V. 49, suppl. B, pp. 188-190.

ВННИМЕТмяи 3. 1 Ц 4 -