Сжимаемость и фазовые превращения в сегнетоэлектрических кристаллах (PbySn1-х)2P2S6 при высоких гидростатических давлениях тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

ОД

' ' На правах рукопису

УДК 539.89:537.226.4

ШУСТА ВОЛОДИМИР СЕМЕНОВИЧ

СТИСЛИВІСТЬ І ФАЗОВІ ПЕРЕТВОРЕННЯ В СЕГНЕТОЕЛЕКТР/ЧШ КРИСТАШ (РЬуЗп1_у)2Р2Зб ПРИ ВИСОКИХ ГІДРОСТАТИЧНИХ ТИСКАХ

01.04.10 - Фізика напівпровідників та діелектриків

' . АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук

Ужгород-ІЭ95

£ксе.ртацією є рукопис

Розота виконана на кафедрі оптики Ужгородського держашого університету '

гіауковий керівник: доктор фізико-мвтематичяих наук, ппофесор Герзанич 0.1.

..'фіиійні опоненти .-доктор фізико-математичних наук,

Провідна установа : Інститут проблем матеріалознавства

на засіданні Спеціалізованої ради К 15.01.05 по захисту дисертацій на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-.ме.тематичних наук при Ужгородському державному університеті (294000, м.Ужгород,вул.Підгірна,46).

З дисертацією можна ознайомитися в науковій бібліотеці Ужгородського державного університету, (м.Ужгород,вул.Капітульна,9).

професор Небола 1-І.

кандидат фізико-математичних наук, Кітик А.в.

Захист

їм.І.М.Францевича Н&Н Ураіни.м.Ниів дисертвціі відбудеться *£/ " _____________1995 р.

годин

вчений секретар Спеціалізованої ради, доктор фізико-математичних наук.професо

Елецкан Д.І.

адгмт характеристика роботи ■

Актуальність теми Експериментальне підтвердження Ш* існування трикритичЕОІ точки (ТКТ) на прикладі халькогенідних кристалів БЬЗо" поклало початок великій кількості фундаментальних робіт по ■ вивченню критичних явищ при структурних фазових переходах в сегнетоелектричних кристалах .

Важливим в цьому напрямі виявилося відкриття в 1974 році сегнетоелектричності в кристалах ІЗп^З^ііредставникІЕ нової сім’ї одновісних сегнетоелектриків- напівпровідників групи .

До цієї групи відносяться також РЬ2Р25б, Б^Р^е^ РЬ2Р2Зе6 і тверді розчини на їх основі .Наявність фотосегнетоелектричних властивостей &П2р22б•температури фазового переходу Тї£37 К, довгохвильового краю оптичного поглинання (КП) в зидимій області спектру \jgp530 нм, робить ці кристали зручними об’єктами для експериментальних досліджень. Новий Інтерес до сполук групи А27в|Сд1 виник після виявлення на фазових діаграмах критичних точок вищого порядку -точки Ліфшщя (ТЛ) ,яка розділяє переходи в співрозмірну і неспіврозмірну (НС) фази.

Гідростатичний тиск як суттєвий зовнішній параметр .який змінює термодинамічний стан сегнетоелектрика , поряд з температурою 1 електричним полем широко використовується для перевірки теорії фазових переходів. Одержані з використанням високих тисків результати дали можливість встановити зв’язок міг механізмом і зміщенням температури фазового переходу, провірити застосованність концепції "мягкоі" мода в квазігармокічному наближенні. Взагалі, дослідження кристалічних речовин при -високих тисках дають досить обширну інформацію фундаментального характеру про стійкість 1 фазові перетворення, практичне застосування кристалів, а також, поведінку різних пристроїв на їх основі в екстремальних умовах.

Актуальність геми дисертаційної роботи обумовлена як вибором цікавих об'єктів дослідження так, 1 відсутністю результатів досліджень фізичних властивостей кристалів (РЬуЗп1_у)2Р2Зб при високих гідростатичних тисках.Мета роботи полягала в здійснені комплексних досліджень сегнетоелектричних, оптичних 1 механічних властивостей кристалів (Рйу&і^у^Р^б при атмосферному і високому гідростатичному тиску, співставленої експериментальних результатів із теорією та даними досліджень ізоструктурних кристалів групи АЛ7з|с^1.

І?Герзангч Е.И.,Фрдаин В. М. Сегне то електрики тша а;В7іС71 І.-У. : Наука,1982.-228 с. '

Наукова новизна результатів, представлених в даній роботі визначається тям, що вперле: ' • .

-виконані систематичні дослідження впливу високого гідростатичного тиску на фазові переходи сегнетоелектричних кристалів (РЬу5п1_у)2Р25б 1 побудована фазова р,Г,у-діаграма стану. Встановлено області Існування параелектричноі-.неспіврозмір-нсі 1 сегнетоелектричної фаз, в також лінії точок Ліфшиця в р,Т,у-просторі. .

-дослідкено край фундаментального поглинання (КП) кристалів (РЬуЗп1_у)2Р23б в широкій-області температур (80<Г<400 К) 1 тисків (р<0.5 ГПв) .виконаний аналіз КП в рамках феноменологічного підходу:

-за допомогою запропонованого оптичного методу визначення

стисливості твердих- тіл, одержані експериментальні дані про

поведінку стисливості в околі ФП. 1 точки Ліфшиця в кристалах На підставі цих результатів визначено баричну поведінку коефіцієнтів а 1 р в розкладі термодинамічного потенціалу по степеням параметра порядку вздовж р,Т-д1аграми. Проведено феноменологічний аналіз фазових р.ї’-діаграм.

Наукова 1 практична цінність роботи полягає в слідуючому: -разроблена методика діпатометричвих досліджень твердих тіл ,якв дозволяє вивчати рівняння стану твердого тіла ,а також

досліджувати критичні явища при високих тисках;

-запропонований експресний матод дослідження температурного полонення КП , який дозволяє проводити ідентифікацію роду @1;

-одержані в роботі експериментальні результати 1 виявлені закономірності в околі ФП 1 полікриточних точок можуть бути використані в подальшому як для развитку теорії реального сегнетоелектричного кристалу ,так і при конструюванні Індикаторів 1 датчиків тиску та піроелектричних приймачів випромінювання.

Основні положення ,ио виносяться на захист:

1.Метод дослідження стисливості твердих тіл, який базується на .вимірюванні змін, що відбуваються під дією тиску в інтерференційній картині двох Інтерферометрів, еталонного та з досліджуваним об'єктом, які розміщені в оптичній камері високого тиску.

2.Характер трансформації температурних 1 баричних залежностей діелектричної проникливості £, спонтанної поляризації Р3,стисливості Жу 1 енергетичного положення КП вздовж р.Т-діаграм свідчить про однотипність голікритичних точок для різних складів кристалів

(PbySn1_y)2P2S6 1 віддалені ФП від ТКТ.

3.Зміна величини константи Кюрі-Вейсса Cw при зростанні тиску свідчить про валініЯвість баричного зсуву температури ФП а кристалах (PbySn^yJ^^e 1 визначав баричну поведінку коефіцієнтів розкладу термодинамічного потенціалу.

4.В кристалах (PbySn^_y)2P2s6 мав місце сильна електрон-фононна взаємодія ,а "урбахівська" поведінка краю поглинання обумовлена взаємодією електронів з деформаційними коливаннями аніонної підгратки (P2S6)^. Зменшення ширини забороненої зони при збільшенні температури спричинено в основному електрон-фононною взаємодіев.

5.Фазова р.ї.у-діаграма кристалів (PbySn1_y)2?2S6 та зсув точки Ліфдиця на ній в сторону високих тисків при ізоморфній заміні іонів Sn-Pb.

Апробація работи.Основні результати роботи доповідалися 1 обговорювалися на V Всесоюзній конференції потрійні напівпровідники 1 їх застосування /Кишинів, 1987/, XI Міжнародній конференції МДРІВД /Київ, 1987/, VII Всесоюзній конференції по хімії, фізиці 1 технічному приміненню халькогенідів /Ужгород, 1988/, XII Всесоюзній конференції по фізиці сегнетоелектриків / Ростов-на-Дону,І989/,І7 науковій конференції молодих вчених /I-З червня 1989,Ужгород/,практичній конференції молодих вчених / 24-26 жовтня 1989, Ужгород/, міаднародній конференції по фізиці 1 техніці високих тисків до 80-річчя з дня народження академіка Л.Ф.Варещагіна /Москва,Троїцьк, 1989/,eighth international conference on ternary and multinary compounds /Kishinev, USSR,1990/, всесоюзній конференції "Проблеми одержання 1 застосування сегнето-,п’езо-.піроелектричних і рідних їм матеріалів / Москва,1991/, Х111 конференції по фізиці сегнетоелектриків /Тверь,І992/, East-European workshop on ferroelectrlclty and phase transitions /Uzhorod,V.Леше ty,1994/, порічних підсумкових конференціях аспірантів 1 професорсько-викладацького складу Ужгородського держуніверситету /1988-1995 pp./. Публікації.За матеріалами дисертації опубліковано 27 робіт. Перелік публікацій наведено в кінці реферату.

Структура та обсяг дисертації.Дисертаційна робота складається із вступу.однієї оглядової 1 чотирьох оригінальних глав, висновків і містить 169 сторінок машинописного тексту, 38 малюнків 8 таблиць, список літературних джерел включав 190 найменувань.

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі показана актуальність теми дослідження , сформульована мета роботи 1 основні захищаемі положення, відбита наукова новизна 1 11 практична цінність , а також коротко викладено зміст роооти.

Перша глава являється оглядовою. В ній викладені основні

результати досліджень фізико-хімічннх властивостей власних сегнетоелектриків при атмосферному тиску.

Особлива увага приділена експериментальним 1 теоретичним результатам поведінки різних фізичних властивостей (діелектричних, піроелектричних , оптичних, механічних, теплових) в околі ФП 1 точки Ліфииця на концентраційній діаграмі стану кристалів Зп2Р2(БеІ51_х)6. Також приведені літературні дані по впливу зовнішнії полів (електричне поле,, освітлення,одновісне стиснення, гідростатичний тиск) на ФП в кристалах груш ^В2С61 * Вш:оЛячк із аналізу цих результів сформульовані задачі дослідження і обгрунтовано вибір об’єктів дослідження.

' В кінці глави І приведено опис апаратури 1 методики експериментальних досліджень фізичних властивостей кристалів в умовах всестороннього стиснення.

В другій главі викладені результати досліджень діелектричних 1 піроелектричних властивостей кристалів (РЬ^Бп, _у>2?23б ПРИ високих гідростатичних тисках.Приведені температурні і баричні залежності діелектричної проникливості .тангенса кута діелектричних втрат, пірокоефіпіента 1 спонтанної поляризецІЇ.На основі цих результатів виявлено розщеплення лінії ФП 2-го роду Т0(р) на лінії ФП 1 ?с,відповідно другого 1 першого роду, що обмежують неспіврозмірну фазу. Експериментально встановлено аномальну поведінку в околі полікритичних точок на фазових р.Г-діаграмах кристалів (РЬуБгц _у)2^2^б слідуючих величин: максимального значення

діелектричної проникливості емяк 1 тангенса кута діелектричних втрат *еЗмак, температурного гістерезисе ДГ 1 різниці температур Кюрі 1 Июрі-Вейсса, константи Кюрі-Вейсса, максимального значення пірокоефіцієнта тмак і величини Л?3/Р^, де ЛР3 стрибок спонтанні поляризації,а Р^ -значеная спонтанної поляризації на насичені.

Відмічено.що подібні аномалії відповідних величин виявлені в околі полікритичних точок індукованих гідростатичним тиском на фазовій р.Г.х-дІаграмі кристалів 5пгРг(5ех51_;і)6.Щ результати свідчать про однотипність характера полікритичних точок на фазовій

р,!Г,у(:Е)-діагра»м1 кристалів (PbySn1_y)2?2S6 1 ' В третій главі приведені результати досліджень оптичних властивостей кристалів (PbySn1_у)2PgSg при різних температурах і тисках. Із аналізу спектральних залежностей коефіцієнта поглинання випливає, що форма краю оптичного поглинання досліджуваних кристалів носить експоненціальний характер 1 підкоряється правилу ' Урбаха: .

а = a0exp2|fi(to-E0), де Од.Е^аСП-ііараметри правила УрОаха.В роботі визначені параметри правила Урбаха в різних фазах 1 .одержана їх концентраційна залежність. Розглянута феноменологічна модель .яка поясняє поведінку КП при ЇП в умовах високих гідростатичних тисків.Для всіх досліджених кристалів (FbySn, _y)2Pgs6 залекність а(Т) добре апроксимуеться виразом :

ПІН1} =rfT 2&ІР 4-у, bv0

• - а(Т) о № 2ЕГ •

де о0-константа, яка характеризує силу електрон-фононної взаємодії, 1п>0-енврг1я ефективного фонона, що формує КП.Виявлено, що в досліджуваних кристалах (PbySn,_y)2?2s6 мае М1СЦ9 сильна електрон-фзнонна взаємодія (aQ<1 ).При ФП проходить зміна , як сили електрон-фононної взаємодії, так 1 енергії ефективного фонона hvQ. Порівняння одержаних значень енергії ефективного фонона hv з результатами ЙР' - досліджень дозволили встановити , що з електрон-фононній взаємодії приймають участь фонони- , що відповідають деформаційним коливанням аніонної підгратки [PgSgЗ4"-Визначена величина температурного 1 баричного положення КП ЕЇ 1 проведено розрахунок вкладу аномалій параметрів співвідношення Урбаха в величину зміни енергетичного положення КП в області ©І пара-сегнетоелектричиа фаза. Встановлено , що енергетичний зсув КП повністю визначається вкладами від цих аномалій. •

Користуючись відомим співвідношенням: .

■(вувГ)i_=(eEg/«T)v + (- -§-• oEg/<jp;r , де a-термічніш коефіцієнт об'ємного розширення .зе-ос’емна стисливість ,а перший 1 другий члени правої частини характеризує відповідно зміну ширини забороненої зони за рахунок вземодії електронів з фононами та Із-за зміни геометричних розмірів кристала, знайдено , пуз другий доданок майже на порядок

менший за перший.Тобто ширина забороненої зони досліджуваннях кристалів зменшується в основному за рахунок електрон-фононної взаємодії.

Для ідентифікації ФП нами запропоновано експресний метод дослідження ізоаОсорбційних кривих положення КП. Суть його в слідуючому: для певного значення енергії падаючого світла встановлюється постійна температура X,, при якій коефіцієнт пропускання СЕітла Т1 віповідає виораному нами значенню величини коефіцієнта поглинання а. 'Збільшеная енергії падаючого світла прізодить до зростання значення коефіцієнта пропускання до певного значення Т2.Зменшуючи температуру кристала фіксуємо значення температури г2, при якій величина пропускання зменшиться до величини Т,. Залежність їй» від температури буде описувати температурне положення КП. Таким чином можна дослідити любий температурний інтервал зміни величини ів>а=Е2.3а допомогою цього метода досліджено поведінку величини ЗЙ в кристалах іРЬуЗп1_у),Р,5б. Із температурних залежностей при різних величинах гідростатичного тиску при Т0 і спостерігалися зломи, а при 5%-стрибки , які підтверджують наявність ФП відповідно другого 1 першого роду.

В чатЕвдтій главі дана коротка характеристика відомих методів визначення стисливості твердих тіл, відмічені недоліки і переваги кожного із, них. Як найбільш нростий 1 відповідаючий задачі дослідження сегнетоелектричнах кристалів типу БП2Р236 запропоновано інтерференційний метод дослідження лінійної стисливості. Метод базується на вимірюванні змін ,що відбуваються під дією тиску в інтерференційній картині двох інтерферометрів, розташованих в камері високого тиску, параметри одного Із яких задаються лінійними розмірами зразка, а другого - розмірами еталона. Експериментальна установка для дослідження лінійної стисливості складається із двох вимірюзальних каналів, кожний з яких включає в себе :дгерело випромінювання (Не-N6 лазер з довжиною хвилі 0.6328 мкн), інтерферометр, фотоприймач з системою реєстрації . в якості • інтерферометрів ,що використовувалися в даному методі взята схема інтерферометра Фабрі-Перо. Інтерферометр представляє собою два зеркала - напівпрозоре 1 повністю відбиваюче, відстань міх. якими задають три прямокутні призми, вирізані Із одного кристала 1 ■ розташовані в вершинах рівностороннього трикутника. Необхідність вимірввіання на двох інтерферометрах

зумовлена тим, що дослідження в умовах гідростатичного стиснення здійсниться в середо&ши, показник заломлення якого залежить від тиску.Для виключення цього параметра вимірювання проводилися одночасно для двох інтерферометрів, один Із яких (еталонний) побудований Із матеріале з відомою стисливістю. Умоза екстремуме Інтерференції для інтерферометра Фзбрі-Перо, при нормальному падінні променя' запишеться в виді:

2пй=

к , к=0,1,2,3.

де X - довжина хвилі інтерферуших променів, й - відстань між зеркалами, п - -показник заломлення середовища Для обчислення зміни відносних лінійних деформацій зразка при зміні тиску використовувалася формула:

1 +

(1+ ае^р) - 1

де ге4-стисливість еталона.Для калібрування і аналізу похибки метода було проведено дослідження ряду матеріалів, стисливість яких відома з високою точністю. Зміна інтерференційної картини визначалася з точністю до 0.1 екстремума ,що вносить вклад в похибку вимірювання близько 0.2 %. Загальна похибка в визначені лінійної стисливості для даних матеріалів складала з %..

Р, ГПа

Мал.І Барична поведінка об'ємної стисливості кристалів гірк

г-296 к. ' . . “ 11 “

За допомогою запропонованого метода дослідаена барична

залежність лінійної стисливості кристалів ?ь,Р9Бб і

вздовж трьох кристалографічних напрямків СІООЗ, СОЮ З 1

[0011 при кімнатній температурі. . Визначені значення величин

об’ємної стисливості кристалів РЬ2Р2Бб і Бп2Р2Зе6,як1 відповідно рівні 2.63-І0~11Па_1 і 3.53-ІО-11Па-1.Величина об’ємної стисливості в Бі^Р^б Б сегнетоелектричній фазі (р=р ) аеу=6.24 І0~11Па_1 з в параєдектричній - аеу=3.39 ІО-11 Па-1(при р=0.4 ГПа). Барична поведінка об’ємної стисливості кристалів при кімнатній

температурі приведена на мал.І. Із мал.І визначено величину критичного індекса а^, що характеризує баричну поведінку стисливості в околі ФП. Одержано, що значення близьке до величини 0^=0,30±0.03 .характерне для точки ЛІфшиця.В роботі досліджено баричну поведінку стисливості кристалів при різних

температурах вздовж фазової р.Г-діаграми. За експериментально визначеними стрибками стисливості при ФП досліджено баричну поведінку коефіцієнте р розкладу термодинамічного потенціала .який характеризує рід ФП вздовж р,Г-д1аграми. Показано, что при підході до полікритичноі точки вздовж лінії Т0 р,Г-діаграми його значення зростає, що свідчить про віддалення.ФП від ТКГ. Експериментальні результати 1 їх обговорення , викладені в пятій главі, розділені на дві частини :в перлій частині виконано феноменологічний аналіз фазових р.Г.у-дІвграм кристалів (РЬуЗп^у^Рг^’ ь другій- приводиться опис експериментально встановленої р,Т,у-діаграми кристалів (РЬ^Бп,_у)2р23б* Аналізуемий термодинамічний ' потенціал записується у виді: .

р(р.х.т,р8) » г0(р.*.г,рв) + і/г^с13(і)еіЄз + +

- - ' р \ ' 1/2&віЧзЮв/'

де ї0(р,х,Г.Рв) = а/2-Р§ + р/4-Р* + 7/6-р| + І/2‘6(УР3)2

+І/2-д(т2рд)2 .

Тут ^„-компоненти тензора пружності , є^-компоненти тензора деформації, а, р,7,{^-коефіцієнти розкладу вільної енергії по степеням поляризації, без врахування пружньої 11 частини; а* (^-коефіцієнти розкладу , що характеризують взаємодію параметра порядка з деформацією. В роботі розглянуто можливість зміни знака коефіцєнтів ріс при гідростатичному стисненні. Барична поведінка коефіцієнта а{Т,р) для кристалів Бгі2Р236 визначається згідно співвідношення : .

а(Т,р) = (^(Г-Го) + Орр+.с^р2 , (І)

де Яр= аор + ао20с, (Г-Г0). В дій формулі аор 1 аоГ визначаються, відповідно як І/є0С* і І/ЄдС^ (С*-барична константа Кюрі-Вейсса при температурі Г=Т0, (^-температурна константа Кюрі -Вейсса при атмосферному тиску).Коефіцієнт к1 визначає баричну поведінку константи Кюрі-Вейсса. Враховуючи, що барична залежність оберненої діелектричної проникливості для кристалів практично лінійна (а^О),!з. (І) баричний зсув температури ФЛ визначиться згідно співвідношення:

Використовуючи експериментально визначені коефіцієнти к, ,СИ 1 Ся для кристалів Бп2Р2Зб одержимо:

Т= Т0- 218 К/ГПа -р + 132 К/Ша2-р2.

Зміна коефіцієнтів ріс вздовж ■ р.Т-діаграми визначається співвідношеннями: ' '

Р(р) = р- Ь аор(І-1с1р + к^р2) (2)

5 = 0- й/Ь ■аор(І-1с1р +^)-р. (3)

Розрахована згідно (2) величина р=13,63 •ІОвДж-кг/Юг для

кристалів при р=0.18 ГЦа , добре узгоджується з

експериментально визначенням значенням р=І3.2-І08Дх м^Кл2. Показано , що зростання- тиску приводить до зменшення величини З 1 при ра 0,18 ГПв С->0. '

На мал.2 приведена фазова р,Т,у(х)-дівграяа сегнетоелектричних кристалів (РЬуБп^-у) ^2^ 6 * ^2^2-2*б'Туг КА.АЗС 1 1ВЕ

представляють Г, у (х)-діаграму кристалів (РЬ^п^у^Р^ 1 Зп2Р2(Зех31_х)6. Лінії АВ'.В’Н 1 В'О характеризують залежність Т£р), Т^{р), Тс(р) при у,х=0, тобто представляють фазову р.Т-діаграму кристалу Зг^Р^. Лінії СС" 1 ЕЕ" характеризують залежність Т^(р) 1 Тс (р) і ^ представляють відповідно фазову р,Г-діаграму кристалу Зп2Р25еб. 'Область обмежена лініями ВС.ВЕ на гіг-діатрамі Лініями В’Н.В’О 1лг< СС’.ЕЕ" на

р.Г-дІаграчі Б^Р^ 1 Бп2?23в6 відповідно, являється областю

неспіврозмірної фази. Точка В являється точкою Ліфпиця на х.Г-дІаграмі кристалів В’-на р, Г-діаграмі

Зп^^З^. Лінії К'В'.В’С 1 В'Е'-концентраційні залежності

температур СП ?0, 1 Тс, тобто задають 2’,у(і)-д1ограму кристалів

(РЬуЗп1_у)2Р2Зб 1 Біі2і>2(Зе^Б^ -^6 ггРа тиску р=0,І8 ГПа. Відповідно'

точка В’ являється точкою Ліфшиця на х.ї’-діаграмі при р=0,І8 ГПа.

Мал.2 Фазова. р,Т,у(х)-діаграма кристалів (РЬуБп, _у)2Р23б *

Вп^2^е3^1-Х^6‘

Лінії К"В”,В',Н,НС" 1 В"0,0Е"-!Р,у(і)-фаз0ва діаграма (РЬ-Ьп, _у )2Р236 1 Зп2Р2(Зех51_х)б при р=0,4 ГПа. Поверхня АВВ’В"К"КА- описує структурні «О другого роду в р,Т,у(г)-простор1 1 характеризує залежність Т0(р,х,у). Нижче цієї поверхні знаходиться сегнетоелектрична фаза (Рс),а вищв-параелектрична фаза (Рг^/с). Поверхня ВВ'В"НС"СВ визначає залежність Т^р.х.у). Вще неї знаходиться параелектрична фаза. Поверхня БВ'В''ОЕ"ЕВ- залежність Тсір,х,у). Нижче цієї поверхні знаходиться сегнетоелектрична фаза. Область обмежена цими поверхнями являється областю неспіврозмірної фази. Лінії ВВ' 1 В'В” являються лініями точок Ліфшця. Проекція цих ліній на площину р,у(х) описується лінійними співвідношеннями ртл(у)*А(0.28+у) 1 ртл(х)=А(0.2в-і), да А«0,643 ГПа/нол.дол. Як випливав Із цих співвідношень зростання тиску по різному впливав на точку Ліфшиця в кристалах (РЬ^З^ 1 5п2і'2^єі31-і>6’ В

першому випадку Із зростанням у точка Ліфпиця зсувається в сторону більших тисків, у другому, із збільшенням х ця точка зсувається в сторону менших пісків . Очевидно, що переходи в

неспіврозмірну фазу при зростанні зовнішнього стиснення ,як і при заміщені Б-^е спричинені змінами взаємодії в аніонній підгратці .

В кінці гл8еи розглянуто можливості практичного застосування кристалів (РЬуБп1_у)2Р2Зб. Наявність еисоких значень баричних коефіцієнтів поведінки діелектричної проникливості в ОКОЛІ ФП дозволяв рекомендувати ці кристали в якості матеріале при розробці датчиків гідростатичного тиску. Виявлена додаткова аномалія пірокоефіцієнта 7 в свгнетоелектричній фазі кристалів (РЬуЗп.^^Зб (наприклад у=0.І) дозволяє збільшити параметр піроелектричної якості М2 на два порядкв.

В висновках сформульовані основні результати .одержані в дисертації

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

1.На підставі експериментальних досліджень баричних трансформацій температурних залежностей діелектричної проникливості є, тангенса кута діелектричних втрат гд8, пірокоефіцієнта 7 . спонтанної поляризації Р8,енергетичного положення КП 1 ізотермічної стисливості сегнетоелектричних кристалів (РЬуБп^у^Р^ виявлено розщеплення лінії <Щ 2-го роду Т0 на лінії Тс 1 2^ відповідно першого

1 другого роду, що обмежують неспіврозмірну фазу.

2. Виявлено аномальну поведінку діелектричних і піроелектричних

параметрів (єиак.Сда, 7М£Ж, в околі

полікритичної точки. Аналіз поведінки цих параметрів для різних складів кристалів (РгуЗії^^^Б^ і вказує на

однотипність полінритілних-точок на фазових р,Т-діаграмах.

3.Проведено дослідження залежності довгохвильового краю

оптичного поглинання кристалів (РЬ^Бі^ _у)2Р2Зб від складу (у=0;0,05;0,І;0,2; 0,3;0,4;0,6;0,8) , температури(77<!Г<400 К) 1 гідростатичного тиску (р<0,5 ГПа). Встановлено ,що КП дослідаених кристалів при 100<а<1000 см_1 носить експоненціальний характер 1 підлягає правилу Урбаха. Визначені параметри правила Урбаха 1 проведено аналіз їх поведінки в околі ФП. Показано, що в кристалах (РЬу5п1_у)2Р25б має місце сильна електрсн-фононна взаємодія (0О<1), а взаємодія електронів с деформаційними (згіш Б-РгБ зв язків) коливаннями аніонної підгратки [Р236]4' обумовлює "урОахІвський” характер поведінки КП. .

4.Запропоновано експресний метод дослідження ізоабсорбційної залежності КП Е“, з допомогою якого досліджена температурна

О

залежність при різних тисках кристалів (РЬуБп^у^Р^

(у=0;0,І). Встановлено неперервну зміну Й(Г) по лінії ФП , Т0 1 скачкоподібау ' зміну по лінії Тс. Визначені температурні

1 баричні коефіцієнти зсуву КП 1 встановлено ,що ширина забороненої зони досліджуваних кристалів зменшується в основному за рахунок електрон-фононої взаємодії. '

5.Розроблено інтерференційний метод визначення лінійної та об’ємної стисливостей твердих тіл в інтервалі тисків ратм<р<1 ГЦа. Даним методом досліджена' барична залежність лінійної стисливості кристалів Зг^Р^, РЬ2Р236 і 5п9Р2Зеб вздовж трьох кристалографічних напрямків [100], [010] і Тооі] при кімнатній температурі. Визначені значення величин ' об'ємної стисливості кристалів

РЬ^^ 1 5гьР2Зе5• Різниця величин ізотермічної об'ємної стисливості при заміщені іонів Бп-РЬ і S-.Se в кристалі

свідчить про слабу деформованість аніонного комплексу [Р^]4"-.

6.Досліджено баричну поведінку лінійної стисливості кристадлів Зі^Р^ при різних температурах в околі полікритичної точки на р,Т-діаграм1 стану. Значення критичного Індексу ,що характеризує баричну поведінку стисливості в околі полікритичної точки близьке до значення 0^=0,3010.03 ,що характерно для точки Ліфтиця. Експериментально визначена барична поведінка коефіцієнта р(р) розкладу термодинамічного потенціалу за степенями поляризації, що характеризує рід ФГІ вздовж лінії Г0 (р) 1 свідчить про віддалення ФП від трикритичної точки вздовж р.Г-дІаграми ■.

7.Досліджені 1 описані особливості фазових р,Г- 1 р,Т,у-д1аграм кристалів . (РЬуЗг^і _у)2Р2Бб. Визначена область існування параелектричноі, неспіврозмірш 1-1 сегнетоелектричної фаз,а також лінії точок Ліфпиця. Виявлено зростання баричних швидкостей пониження температур ФІ Т^,ГС,Г0 при Ізоморфній заміні іонів Sn-.Pt>. На відміну від кристалів Бп^СБе^,^ точка Ліфпиця для кристалів (РЬуЗП|_у)2^2^б зсувається в область високих р. .

8.Проведено феноменологічний аналіз фазових р,Т-д1вграм кристалів

(РЬуЗп^_у)2Р23^. Експериментально виявлена суттєва залежність константи Кврі-Вейсса Су від тиску, що свідчить про нелінійність коефіцента термодинамічного потенціалу а(Т,р) 1, відповідно, баричного зсуву температури ®І.Розрахована барична залежність коефіцієнта р знаходиться в доброму узгоджені з експериментально знайденою залежністю Р(р). .

9.Кристали (РЬу5п1_у)2Р25б (у=С,І;0,2;0,3) можуть бути рекомендо-

вані в якості матеріалів для датчиків тиску та піроелектричних приймачів випромінювання.

Основні результати дисертації опубліковані в слідуючих роботах: і .Край" поглощения в кристаллах грушы A^BgCg при высоких давлениях /'В.С.Щуста, П. П. Гуранич,'А.Г.Сливка, Е.И.Герзанич // Матер. V Всесоюзной ковф. Тройные полупроводники и их применение,Кшпенев, 1987,- ТІ.-С.217.

2.Критическое поведение спонтанной поляризации в кристаллах

Sn2P2(SejSi -z^6 в0лизи точки Лифвица, индуцированной гидростатическим давлением / А.Г.Сливка, Е.И.Герзанич, П.П. Гуранич,

В.С.Шуста // Известия АН СССР.Сер.физ.-І987.-т.5І,Ш2.-С.2ІІ6-2165. ,

3.Фазовые диаграммы и особенности физических свойств кристаллов

группы A^BgCg при высоких давлениях /Е.И.Герзанич,А.Г.Сливка, П.П.Гуранич,В.С.Шуста //В сО:Высокие давления в науке и технике. Тез.докладов XI Международной конференции МАРИВ Д.-К. ,ИСЫ АН УССР, 1987 .-С2І.

4-.Край фундаментального поглощения в кристаллах Sn2P2(SezS1_z)6 /А.Г.Сливка.Е.И.Герзанич.П.П.Гуранич, В.С.Щуста,// Оптика анизотропных сред: мавдувед. сб. МФТИ.- 1Э87.- C.II3-II5.

5.Фазовая р,Т,х -диаграмма сегнэтоэлектрических кристаллов (PbISn1_r)2?2Se6 с несоразмерной фазой / П.П.Гуранич,Е.И.Герзанич, В.С.Шуста,А.Г.Сливка //MT.-I988.-t.30,N4.-C.II89-II9I.

6.Диэлектрические свойства кристаллов группы А^В^С^1 при высо-

ких давлениях / П.П.Гуранич,В.С.Шуста,А.Г.Сливка.Е.И.Герзанич, Я.А.СейкоЕСкая // В сб. Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики. Калинин.- 1988.- C.I27-I3I. .

7.Шуста В.С.Возможности использования халькогенидных кристаллов (PbySn^yJgPgSg в качестве пироприемников и датчиков давления.//Тез.докл.практической конференции молодых ученых,24-26 октября 1989 г.-Ужгород.-С. 12

8.Phase diagrams and physical properties peculiarities of А^ВІС^1 group crystals under high pressures /E.I.Gerzanlch, A.G.SlIvka, Guranich, V.S.Shusta // High Pressure Science and Technology. Kiev.Naukova Dumka. 1989.-v6.- P.212-217.

Э.Шуста В.С.Фазовые переходы в сегнетополуироводниковых твердых растворах (PbySn^y^PgSg при высоких давлениях // Тез.докл. IV научной конференции молодых ученых, I-З июня 1989.г.Ужгорода ■ С.7. .

10.Фазовая р,Т,х-диаграмма сегнетоэлектрических кристаллов

(PbjSn^jJgPgSg /В.С.Шуста-,Е.И.Герзанич, А.Г.Сливка,П.П^Гуранич,

// ОТТ.-1989.-Т.31.N11 .-С.308-310.

11.Диэлектрические свойства и р,Т-дааграммы сегнетоэлектрических твердых растворов (PbxSn1_x)2P2S6 / В.С.Шуста, Е.И.Герзанич ,

А .Г. Сливка, П.П. Гуранич // У«Ж.-1989.-Т.34,М2 .-C.I855-I859.'

12.Влияние гидростатического давления на электрофизические и

оптические свойства сегнетоэлектрических кристаллов

(PbjSnj^^Seg / Е.И.Герзанич,А.Г.Сливка,П.П.Гуранич и др. // В сб.:Х11 Всесоюная конференция по физике сегнетоэлектриков. Ростов- на-Дону.- 1989.-Тез. докл.- T.I.- С.95.

13.Фазовые р.Т.х -диаграммы и особенности физических свойств сегнетополупроводниковых кристаллов (PbySn^ _у ^ез?1 -х >б с несоразмерной фазой / Е.И.Герзанич, А.Г.Сливка, П.П.Гуранич,

B.С.Шуста // В со.: Международная конференция по физике и технике высоких давлений к 80-летию со дня рождения академика Л.Ф.Верещагина.Тез.дркладов.- М..Троицк ШЭД,1989.-С.55.

14.Phase р.Т.х - diagram and peculiarities of physical properties orSn2P2(SeIS1_;r)6 ferroelectric crystals near Llfschltz point / A.G.Sllvka, E.I.Gerzanlch, P.P.Guranlch, V.S.Shusta '// Ferroelectries.-1990.- v103.- P.71-82.

15.Линия поликритических точек на диаграмме состояния кристаллов системы (PbySn, _у )2Р2 (Se-jS, _х)б / В.С.Шуста, Е.И.Герзанич. А.Г.Сливка, и др. // Изв.АН СССР,сер.физ..-1990.-54,6.-С.1163-1166.

16.Incommensurate phase transitions and anomalous hysteresis of А^В^С^1 crystals under high pressures / E.I.Gerzanlch .

A.G.Sllvka .P.P. Guranlch ,V.S. Shusta .V.A.Bobela // In: Eighth International conference on ternary and multlnary compounds.-Kishinev, USSR.- 1990.- P.I35. .

17.Край поглощения в сегнетоэлектрических кристаллах (PbjSn^jJgPgS^ с несоразмерной фазой / П.П.Гуранич.Е.И.Герза-нич .А.Г.Сливка,В.С.Шуста // УФЖ.-1990.-т.35,Ы2.- С.196-199.

18.Шуста B.C. Влияние -гидростатического давления на спонтанную поляризацию сегнетоэлектрических кристаллов (Pb^n^^PgSg //

В сб.:Физика и техника высоких давлений Киев. -I99I.-I.I

C.100-102. '

19.Сегнетоэлектрические кристаллы типа Sn2P2Sg в качестве измерителей давления / Е.И.Герзанич,А.Г.Сливка, П.П.Гуранич,.

В.С.Шуста.Б.А.БсхЗела // Тезисы IV конференции "Актуальные проблемы получения и применения сегнето-.пьезо-,пироэлектрических и родственных им материалов",г.Москва,2-4 декабря I99I.-45C. .

20.Phase- p.T,х—diagram and peculiarities of physical propertes of (PbjSn1_x)2P2Seg crystals with an Incommensurate phase / P.P.Guranlch .E.I.Gerzanlch.A.G.Slivka .V.S.Shusta.V.A.Bobela //Ferroelectries.-1992.-v.132.-P.1T3-163.

21.Влияние анионного и катионного замещения на фундаментальное поглощение кристаллов SngP^g / Е.И.Герзанич.А.Г.Сливкз, П.П.Гуранич, в.С.Шусга // В со. .-Материалы оптоэлектронши. Изд."Техника", Киев,1992.-вып I.-С.31-38.

22.Урбаховское поведение края поглощения сегнетоэлектрических кристаллов (PbySn1_y)2P2S6 1 В.С.Шуста, Е.їІ.Герзанич , А.Г.Сливка И др.//УФК. -1992.-Т.37,N4.-С.561-565.

23.Особенности изменения анизотропии физических свойств кристаллов Sn^Sg при внешних давлениях / В.А.Бобела.Е.И.Герзвнич, А.Г.Сливка.П.П.Гуранич,В.С.Шуста // Тез.докл.X111 конференции по физике сегнетоэлекгриков .-Тверь,1992.-т.I.-С.40.

24.Phase transition and physical properties of (PbxSn1_I)2P2S6 at high hldrostatlc pressures / V.S.Shusta.E.I.Gerzanich,

A.G.Sllvka at.al. // Ferroelectrlcs.-1993.-v.145.-P.61-71 .■

25.Анизотропия диэлектрических свойств кристаллов

при высоких гидростатических давлениях / В.А.Вобела.Е.И.Герза-нич,А.Г.Сливка, Л.П.Гуранич, В.С.Шуста // Изв.РАН .Сер.$из.-19ЭЗ.-Т.57.НЗ.- С.7Б-77.

26.The volume compressibility and phase transitions In' ferroelectric crystals of an A^vB2Cg1 group under high pressures / E.I.Gemnlch,A.G.Sllvka,P.P.Guranlch .V.S.Shusta // Abstracts of Ukrainian -Polish & East-European vorlcshop on ferroelectrlslty and phase transitions, Uzhgorod-V.Remety (Ukrainian ),1994,-P.119.

27.Дослідження об'ємної стисливості сегнетоелектричних кристалів групи A^BgCg1 /В.С.Шуста.П.П.Гуранич, О.І.Герзанич, О.Г.Сливка, В.А.Бобела // УФЯ.-1995.-T.40.N9.-C.959-962.

SJiusta Vladimir Semenovich. The compressibility and phase transitions In (PbySn^yJgPgSg ferroelectric crystals under high hydrostatic pressures. Thesis Is applied for a degre of Candidate of Physical and Matzematlcal Sciences .specialization

01.04.10-physics of semiconductors and dielectrics, Uzhgorod State University .Uzhgorod,1995.

The effect ol high hydrostatic pressure on ’physical properties of (FbySn1_y)2P2S6 crystals was Investigated. The. p.T.y-phase diagram was built up, para-,ferroelectric and Incommensurate phases existence region and Llfshltz point line vere defined. A phenomenological analysis of p,T,-phase diagrams was

performed.

A method of solid state compressibility investigation is devised.

Шуста Владимир Семенович."Сжимаемость и фазовые превращения в сегнетоэлектрических кристаллах (Pb^Sn,_y)2?2s6 ПРИ высоких

гидростатических давлениях".Диссерация на соискание ученой степени кандидата физико-математических ’ наук в виде рукописи по

специальности 01.04.10 -физика полупроводников и диэлектриков, Ужгородский госуниверситет , Ужгород 1995.

Изучено влияние высокого гидростатического давления на

физические свойства'кристаллов (PbySn1_y)2P2S6, построена фазовая р.Т.у-маграта состояния. Определены области существования параэлактрической, сегнетоэлектрической и несоразмерной фаз и линия точек Лифпица .Проведен феноменологический анализ фазовых р, Г-диаграмм.

Разработан метод исследования сжимаемости твердых тел. •

Ключові слова: сегнетоелектрики-напівпровідники, гідростатичний іиск, фазові гореіоди, діаграма стану, неспіврозмірні 'фази, оптичні, сегнетоелектричні, механічні властивості.