Влияние структурного разупорядочения на свойства кристаллов с модулированными фазами типа Sn2P2Se6 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.10 ВАК РФ

УЖГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На прамх рухописк

МОЛНАР ШАНДОР БЕРТСЛОНОВИЧ

УДК .$37.226.4

ВЛИЯНИЕ СТРУКТУРНОГО РАЗУПОРЯДОЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ С МОДУЛИРОВАННЫМИ ФАЗАМИ ТИПА $пгР25еб

01.04.10. - Фязиха полупроводников и диэлектрик»

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физике - математических наук

Ужго рад

- 1994

Диссертацией является рукопись.

Работа выполнена ва кафедре физики полупроводников и в Институте физики в химии твердого тела при Ужгородском государственном университете.

Научный руководитель: доктор фнзико-ыатематитесгих ваух, профессор Ставка В.Ю.

Официальные оппонента: доктор физико-математических наук,

профессор Поплавке КХМ. гщидат фииыншемаягадсш наук, старший научный сотрудник Бутурлгкин О.П.

Ведушас организация; институт физики АН Украины

Защита состоится* & ~ сЛи^с^ г. г песо?

на заседании Специализированного Совета К068.07.02по защите двссер-таций на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук при Ужгородском государственном университете. (294000, г. Ужгород, ул. М. Волошина, 46).

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Ужгородского государственного университета: г. Ужгород, ул. Замковая, 7.

2 - огеЛ^ы^' 1

Автореферат разослав

Ученый секретарь

Специализированного Совета проф. Блецкан ДЛ.

з

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Интерес, к изучению физики сегнетоэлектрических Базовых переходов в последнее время существенно возрос. Его сти-*улирует широкое применение сегнетоэлектриков в различных областях техники. Аномально высокие значения ряда физических параметра в этих материалах^позволяют использовать их в качестве активах сред в радиотехнике я электронике, нелинейной оптике и автоматике , гидро- и электроакустике, устройствах памяти^ Подбор мз-•ериалов с оптимальными параметрами является одной из важных тех-ичоских задач. В зтом отношекиии особый интерес представляют сег-етоэлектрические твердое растворы, в которых изменением соотно-ения компонент можно получить кристаллы с наперед заданными па-аметрами. Наряду, с этим изучение влияния структурного разупоря-очения на свойства сегаетоэлектриков и, превде всего, на модули--эванше фазы в этом классе материалов является одной из важных щдакэнта'льных задач в $шике сегнетоэлектрическнх материалов.

3 связи с этим изучение кристаллов типа Бп^^Бв^, Бт^Р^^ и эердах растворов на их основе разлттозыми методами актуально как Фундаментальной так и прикладной точек зрения. Этот класс мате-«яжя» мотлт служить классическим объектом для исследования ряда Ефектов, характерных для собственных сегаетоэлектриков с нэсораз-(рной (НС) фазой. В частности, существование НС фазы з систем* юрдах растворов (РЬу5п1_у)2Р2Бёб вплоть до очень низких темпера-р позволяет исследовать . поведение разупорядочанных сзгнето-юктриков с НС фазой при низких температурах. Обладание полупро-даиковыми свойствам!! открывает уникальную возможность для исс-дования, на примере» кристалла 5П2Р22еб, влияния электронной под-стемы на некоторые неравновесны.? явления в НС фазе, в частности

■ ' 4 '

эффекта памяти.

Оптимизация пироэлектрических и пьезоэлектрических параметров кристалла Sn^^Sg, который обладает высокими значениями критериев пироэлектрического качества и гидростатической пьезоэлектрической чувствительности, что делает его перспективным материалом для практических применений, является очень актуальной задачей. ' Цель работы заключается в исследовании диэлектрическими н дилатометрическими методами несоразмерных фазовых переходов в кристаллах SngPgSeg и твердых растворах на их основе, влияния структурного разупорядочения на несоразмерную фазу, выяснения природы неравновесных аффектов в несоразмерной фазе в исследуемых кристаллах» а также оптимизации пироэлектрических и пьезоэлектрических парамет- > ров перспективного для практических применений кристалла Sn^gSg. Научная новизна работы состоит в том, что впервые исследовано вли-. яние структурного разупорядочения на несоразмерную фазу и ыеханиз-мы неравновесных эффектов, связанные с существованием, модулированной фазы в кристаллах типа SngPgSeg,*в результате чего установлено, что :

- отклонение от теории Ландау в'температурной зависимости спонтанной деформации в окрестности фазового перехода параале'ктричаская-НС фаза в кристаллах SrigPgSeg, вырощенных методом газотранспортных реакций, связанно с флуктуациями параметра порядка, а в кристаллах полученных методом Бридамена наблюдаемое отклонение обусловлено дефектами типа случайное поле;

- аномалия на температурной зависимости Диэлектрической проницаемости вблизи lock-In перехода в сегн&тоэлектрической фазе обусловлена изменением характера взаимодействия между- свгнетоэлектричвс-кими доменными стенками, а именно - с внутренним пинкингом в сис-

' теш доменных стенок вблизи Тс, который обусловлен осцаляционным приближением параметра порядка к равновесному значению;

- фазовая диаграмма при воздействии внешнего смещающего электрического поля в Бп^^е^ может быть описана в рамках феноменологи- . ческой теории Ландау с учетом близости к трикритической точке "виртуального" фазового перехода параэлектрическая- сегнетоэлек-трическая фаза и связи параметра порядка с упругими деформациями;

- эффект.памяти в НС фазе в кристаллах Бп^Р^5^ описывается в рамках теории Ландау.: Пиннинг НС волны модуляции осуществляется волной плотности перезаряженных центров, которая образуется за счет пространственно неоднородного заполнения ловушек носителями заряда;

- - наличие аномального гистерезиса е' в НС Фазе вплоть до Тр а также аномальное поведение физических параметров в окрестности Т^ связано с проявлением сильного пиннинга. В бысокоомных кристаллах Ба^э^ для которых роль свободных носителей заряда в экранировании доменной структуры незначительна, имеется дополнительный, релаксируодий со временем вклад в аномальный гистерезис.

- в твердых растворах (РЬ^п1_у)2Р25еб (угО.4) в НС фазе в частотном диапазоне 20-2*105 Гц имеет место дисперсия диэлектрической проницаемости, которая связана с термоактивационной динамикой закрепленной на дефектах НС волны модуляции. Эта релаксационная дисперсия имеет полидисперсный характер и может быть объяснена как релаксация типа Дебая с определенным распределением времен релак-сациии и низкочастотной логарифмической поправкой, учитывающей частотную зависимость характеристической длинны, на которйй несоразмерность релаксирует;

- в результате сильного, пиннинга, индуцированного при одновреме-

ином замещении атомов в катионной и анионной подрешетках, (твердые растворы (РЬуБг^_у)гр2-х^ разрушается дальний порядок.в НС фазе и ока трансформируется в хаотическое состояние, характеризующееся размытым спектром времен релаксации. Практическая ценность работы определяется следующим :

- с целью оптимизации пироэлектрических и пьезоэлектричэскнх параметров перспективного для практических применений (как пироэлектрического к пьезоэлектрического материала) кристалле -проведены исследования влияния технологических условий выращивания на свойства кристаллов;

- показано, что путем допирования кристаллов Бл^^б германием температура фазового перехода (Ш) сдвигается в область более высоких температур, в результате чего расширяется рабочий участок ' температур пироэлектрического и пьезоэлектрического материала. Кроме того, существенно увеличивается объемная пьезолэктрическая чувствительность материала;

_ илшоипо лисл птл тт*гтл%* «П»>ЛГ)ЛТ1Л л-плпл т

^ г А V «Д^г * Г .. ■ ^ 4 V мыи тч/шии мни "ци л УЧЩЦУ

увеличить по отношению к полярному срезу критерий шфоэлэктрнчес-кого качества и гидростатическую пъезоэлзнтрнче скую чувствите- • льность элементов из кристалла БПрРрБ^ и обеспечить лучшую температурную стабильность;

- установлены высокие температурные коэффициенты диэлектрической проющаемости в кристаллах №Ь0.д5ап0>55)2Р2896 < (ШИе)/® = 2 + 8 %/К ) при Т < 45 К, хорошая -тшературвая я врокенная стабшзъ-ности и нечувствительность к сильны?.! магнитныги полям вплоть до 20 1, что позволяет рекомендовать этот теп материалов для применения в низкотемпературной термомэтрин в емкостных теьшврнагуршл датчиках в сильных магнитных полях.

Ззтгааомчэ положения;

1. Наблюдаемое отклонение от теории Ландау- в окрестности фазового перехода НС фаза- параалектрическая фаза в кристаллах SiigPgSeg внрощешшх' методом газотранспортных реакций, может быть описано первой "флуктуавдонной поправкой, тогда как в кристаллах, полученных методом Брнджмена, это отклонение главным образом обусловлено дефектами типа случайное no.te. Характерная для собственных свгнвто-злектринов диэлектрическая аномалия в сегнетофазе вблизи lock-In фазового перехода имеет доменную природу: она обусловлена внутренним пжлшнгом в системе доменных стенок. Анализ диаграммы "температура фазового перехода- напряженность смещающего электрического поля" с учетом близости ожидаемого ФП непосредственно из па-раалектричэской фазы в сэгнетоэлектрическую фазу к трикритической точке 'л связи параметра порядка с упругими деформациями.

2. Ведущую роль в механизме эффекта памяти в кристаллах SngPgSeg играет электронная подсистема. Возникновение locked фазы в эффекте. памяти связанно с пиннингом несоразмерной волны модуляции волной плотности перезаряженных центров. Аномальный гистерезис в НС фазе обусловлен закреплением несоразмерной волны модуляции де-. фектами кристаллической решетки.

3. Разков уменьшение диэлектрического отклика с понижением температуры нижа 50 К в НС фазе кристаллов (Pb^Sn^yJgPgSeg обусловлено эффектом замораживания термоактивационной динамики закрепленной на дефектах НС волны модуляции. Низкочастотная диэлектрическая дисперсия в НС фазе связанна с релаксацией КС модуляции. Релаксационная дисперсия имеет полидиспорсный характер с дополнительной низкочастотной логарифмической поправкой, обусловленной частотной зависимостью характеристического размера, нэ коtoром

закрепленные несоразмерности релаксируот. Одновременное замещение атомов Sn на РЬ в катионной подрешетке и S на Se в анионной под-решетке (твердые растворы (PbySn1_y)2P2(SexS1_x)6 ) приводит к трансформации НС фазы в хаотическое состояние. 4. Путем выбора определенных угловых срезов в кристалле SngPgSg мохно существенно увеличить по отношению к полярному срезу критерий пироэлектрического качества Ы2 и объемную пьезоэлектрическую чувстивтельность. Кристаллы (Pb^n^yJgPgSeg с у>0.4 являются перспективными материалами для применения в качестве емкостных датчиков в низкотемпературной термометрии в присутствии сальных магнитных полей.

Апробация работы.публикации. Основные результаты диссертации докладывались на: I Советско-Польском симпозиуме по физике сегното-электриков и Родственных Материалов, Львов, 1990 г., V Всесоюзной школе-семинаре по физике сегнетоэластаков, Ужгород, 1991 г., I Всесоюзной конференции физика и конверсия,"Калининград, 1991 г., Г» Всесоюзной хси^срекц™ "Актувльмня проблемы получения и применения сегнето-, пьезо-, пироэлектрических и родственных ш. материалов". Ыоскеэ, 1991 г., Zill Конференции по физике сегнето-электриков, Тверь, 1992 г., Украннско-Фраяцузком симпозиуме "Конденсированное состояние: наука и промшленность", Львов, 1993 г., Condensed Matter Optics International Summer. School*, Kiev, 1993, VIII International Symposium on Perroelectrlcs, Hariland, USA, 1993 г., Dynamical Properties of Solids (DYPROSO), Линтереп, Ha-дерланды, 1993 г. и опубликованы в десяти работах, список которых прилагается.

Объем к структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, выеодов. Содержит 222 страниц машинописного

текста, в'том числе 6. таблиц, 52 рисунков и список используемых литературных 'источников, включающий 150 наименований.

• КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе проведен обзор литературных данных по физическим и физико-химическим свойствам кристаллов типа Бп2Р2£>б и .твердых растворов на их основе. Исходя из анализа зтих свойств, сформу-лированны задачи исследования и обоснован выбор объектов исследования - сегнетоэлектриков Бп^Р,^, Вг^Р^е н твердых растворов на их основе. В конце главы кратко описаны методики эксперимента. Во Второй главе проанализированы температурные зависимости термических коэффициентов линейного расширения в области ФП в кристалле Зг^^е^. Приведены результаты измерений 0(Д1/1) и й Щ/1 )/<ЗТ для кристаллов вырощенных методом Бридамена и методом газотранспортных реакций. Показано, что наблюдаемое отклонение от теории Ландау в окрестности фазового-перехода НС фаза- параэлектрическая фаза в кристаллах выр°щенных методом газотранспортных

реакций, может быть описано первой флуктуационной поправкой : зависимость й.(Д1/1)/<1Т от температуры зысше Т^ описывается степенной функцией с показателем 0.53 ± 0.05, в то время как ниже Т^ эта зависимость в инторвалле-0.9 < (Т-Т^ < 10 К описывается показателем степени 0.54 + 0.05. В случае'кристаллов вырощенных методом Бридамена поведение сКД1/1)/(ЗТ Еыше 2 К подчиняется степенной зависимости с показателем 0.53 + 0.05, в то время как температурная зависимость с!(Л1/1)/аТ ниже Т1 имеет широкий максимум и вклад, дополнительный к скачку Ландау, много меньше нежели дополнительная часть при температурах выше Т^. Предполагается, что

в кристаллах, полученных методом Брвджмена ето отклонение главным образом обусловлено дефектами типа случайное лолэ/

Для сравнения температурного поведения параметра порядка и его производной в окрестности 01 параэлектрическая- НС фаза для ситуация, когда в термодинамическом потенциале имеется инвариант Лифаица, были проведены. измерения теплового расширения в кристаллах. IN(СН)314ZnClil_xBrx. Ло сравнению с кристаллами Sn^PgSeg в IHiCHJgJ^ZnCl^jBTj следует отметить следующие особенности в поведении теплового расширения в окрестности <Ш параэлектрическая-НС фаза: для кристаллов с малым содержанием хлора отклонение от теорзж Ландау 'вследствии подавлений флуктуация дальнодействуищми упругими силами, характерными для сегнетоэластиков весьма значительно; для кристаллов, в которых наблюдается НС фаза но концентрация хлора по преннему не высока, аномальная часть коэф^щиента теплового расширения к(Т) вдали от Gil парввлектрическая-НС фаза подчиняется степенной зависимости с индексом равным О.5, соответствующим первой флуктуационной поправке; для соединений с большей концентрацией хлора поведение'к(Т) ойределяется в основном дефектами, влияние которых в этих материалах более существенно чем для кристаллов SngPgSeg.

Среди неравновесных явлений, характерных для НС фазы в кристаллах типа SngPgSeg исследуются аномальный гистерезис.диэлектрической проницаемости и. эффект памяти. Установлено, что ведущую роль в механизме эффекта памяти играет электронная подсистема. Возникновение locked фазы в эффекте памяти связанно с пиннингом несоразмерной волны модуляции волной плотности перезаряженных центров. Аномальный гистерезис в НС фазе обусловлен закреплением .несоразмерной волны модуляции дефектами кристаллической решетки.

... II- '

веющая место релаксация е' в исследуемых кристаллах в НС фазе зависит от предистории образца в сэгнэтоэлектри-ческой фазе, и по-видимому, не может быть интерпретирована как следствие эффекта зародышеобразования, являвдегося механизмом достижения солитонной структурой равновесного состояния в несобственных сегнетоэлектриках. Объяснить эффект релаксации и дополнительный вклад в аномальный гистерезис е.' в НС фазе, можно внутренним пинниягом, сущность которого состоит в том» что свободная энергия собственного сегнетоэлвктрика вблизи Тс как функция растояния между доменными стенками имеет относительный минимум. Таким образом, для движения доменных стенок возникает энергетический барьер и стенки становятся внутренне закрепленными. Наличие локального относительного минимума в энергии взаимодействия между доменными стенками обусловлено затухаидим " осцилляторным " приближением параметра порядка к равновесному значению. Этой же причиной может быть обусловлена существующая в SrigPgSeg и характерная для собственных сегнетоэлектрикой диэлектрическая аномалия в сегнетофазе вблизи lock-in фазового перехода: она имеет доменную природу и обусловлена внутренним пиннингом в системе доменных стенок. Анализ температурного положения этой аномалии с использованием известных для кристаллов SiigPgSeg параметров разложения термодинамического потенциала дает хорошее совпадение теоретически расчитан-ной и экспериментально определенной температуры указанной доменной аномалии.

Приведен анализ диаграммы "температура фазового перехода-на-пряженность смещающего электрического поля" с учетом близости ожидаемого Ш непосредственно из параэлектрической >|>эзы в сегнетоэлвк-трическуа фазу к трккритической точке и связи параметра порядка с

упругими деформациями.

В третьей главе' изучаются диэлектрические свойства фисталлов твердых растворов (FbySn^yJgPgSeg. Температурная зависимость действительной части е* для различных составов (PbySn1_y)2P2Se6 характеризуется следующей особенностью: при малых концентрациях свинца ( ys 0.35 ), диэлектрическая проницаемость обычным для НС фазы образом возрастает при охлаждении к температуре TQ и одновременно ноблэдается характерный еномальный температурный гистерезис, что MoseT быть понято на основе представлений о возрастающей поляризуемости почта синусоидальной волны поляризации; в то же время с возрастанием концентрации свинца температура перехода параэлектри-ческая-НС фаза так ж как и температура перехода НС-сегнетозлек-трическая фаза сдвигается вниз и при этом Тс сдвигается быстрэе, , что приводит к исчезновению lock-In HI при'( уг 0.4 ), и при этом, диэлектрическая проницаемость демонстрирует неожиданное поведение- при уменьшении температуры ниже 50 К, е' резко падает.

На частотной зависимости действительной и мнимой части комплексной диэлектрической ттрониц&емости'для кристаллов тверддх растворов (PbQ^gSxiQ^gJgPgSeg ири температурах ниже 100 К наблюдается значительная дисперсия. Отмечается, что дисперсия существует только в КС фазе изучаемых кристаллов. Это свидетельствует, что данная ■ дисперсия характерна именно для НС фазы. Особенно вирааэ-нна 'дисперсия при температурах >40 К. Для этих температур центр дисперсии находится при частотах в окрестности 10 кГц. При понижении температуры, эта почти монодисперская частотная зависимость' е* -меняется на выраженную полидисперсную. При температуре 6.2 К дисперсия в* наблюдается во всем изучаемом частотном интервалле.

Описанная температурная и частотная зависимость диэлектри-

жой проницаемости может быть рассмотрена с учетом того, что не-шовесный пиннинг во'лнн НС модуляция приводит к существований' ¡ьшого количества метастабильных состояний. Температурная трянс-)мацяя и'временная релаксация системы к равновесному состоянию сет происходить путем перескоков меаду этими метастабильными ¡тояниями. Резкое уменьшение действительной части диэлектричес-\ проницаемости при понижении температуры ниже 50 К может быть ¡смотрено как замораживание тёрлоактивационных перескоков, т.е. •да тепловые флуктуации становятся малыми для перехода между мя метастабильными состоятшя. Исчезновение аномального тем->атурного гистерезиса в этой температуркой области подтверждает 1 идею.' Описанный "сценарий подтверждается следующими фактами: езновение аномального гистерезиса е' при температурах 5 50 К; кое возрастание среднего времени релаксации т и .уменьшение Де : Т£25 К, •пренебрежимо малая чувствительность е' к амплитуда зрительного поля при Т <• 50 К я & < 100 В/см и независимость лектрической прошшаеьюста пр:; этих температурах от постоянно-скец&щего поля вплоть до нескольких кВ/см.

На температурных -зависимостях диэлектрической проницаемости рдых растворов (РЬуЗп1_у)2Рг(5е251_г)б для различных конаен-ций' 1 и у ( изучались соединения с х=у ) в твердых растворах алым содержанием земвщащих атомов в анионной и катионвой лсд-. б?ках.существует две выраженные аномалии, связанный с последо-ельаоотыо ®1 параэлектричэская - НС - сегкетсэлектрическая а. Наряду с этим, для отмеченных составов наблюдается соот-ствуший аномальный температурный гистерезис. В то же время,

состава с х=у&0.3 ка температурной зависимости как действа- -ьнсй, так и-мнимой части- диэлектрической, проницаемости наблю-

дяатся лишь один широкий максимум. Аномальный гистерезис е' i этих соединениях полностью исчезает. Температуряо- частотные измерения е* в рассматриваемых твердых растворах показали, что ниже температуры,.'соответствующей началу резкого увеличения е" существует диэлектрическая дисперсия. С увеличением частоты максиму* на кривой е'(Т) сдвигается в сторону больших температур. Наблюдаемая дисперсия существует в широком частотном диапазоне во все» т-мпертаурном интерва'лле. При частотах от 20 Гц до 200 кГц е' монотонно уменьшается и £" плавно увеличивается, т.е. в этом частотном диапазоне центр дисперсш не достигается.

Низкотемпературное поведение диэлектрических параметров, тввр хчх растворов (PbySn1_y)2P2Se6 •йа0т возможность использовать их в качестве емкостных датчиков низких температур в сильных магнитных полях. Как отдельный материал, для исследований был выбран состав ^0.45Sn0.S5^2®®6* ^ кРивой tgO(T}" при температуре приблизительно 10 К наблюдается максимум. Измерения диэлектрических параметров образца- при температурах жидкого гелия демонстрируют хорошую временную стабильность. Отмечался лишь нобсдъЕо» дрейф емкости и tg6 возникающий вследствие изменения давления гелия в точке, где был закреплен образец. На температурных зависимостях производных de/di, üine/dT, которые определяют, соответственно, абсолютную и относительную чувствительность материала емкостного датчика максимальные, значения достигаются при температурах 10 и 1 К, соответственно. Важным параметром низкотемпературной термометрии является величина тепла, выделяющегося в процессе измерений-оямонагрев датчика. Для емкостных термометров диссипация электрической энергии происходит за счет диэлектрических потерь. Подобно •..•тгклокерямическому емкостному термометру удельный самонагрев для

знного мэтериала находится в пиковаттной области значений. Неос->димо отстать, что при уменьшении темпераратура нрже 2ü К, т.е. температурной области, где этот эффект может быть существеннкм . »монагрев-уменьшается..

Сравнивая полученные результаты с данными по наиболее часто ¡польэовамому емкостному термометру фгрмы Lateshore Cryotronic:, жно сформулировать следующие пресущества изучаемого материмо i сравнению с стеклокерамикой на основе SrTi03': величша абсолютной чувствительности ú£/dT в 2-3 раза выше; тносительная чувствительность. dlne/dT существенно вше, в частота сравнивая с моделью 1100 фирмы Lakeahore Сгуоtronica, для торого dlnC/dT= 1.3 %/К при 4.2 К, тогда как для исследуемого териала при этой температуре этот параметр составляет 8.5 s/K; учЕая временная стабильность параметров- в материале не отмеча-зя существенной долговременной релаксации параметров, в то вро-, как для стеклокерамическнх термометров наблюдается релаксация гости на протягении 30 мин на величину, которая в масштабе тем-затуры соответствует 15 маллинельвинам.

При наложении магнитного поля к образцу максимальная ампли-ia отклонения его емкости от значения при нулевом магнитном повитать до напрякенностей 20 Т соответствует температурному иэ-:енюо в 1 !лК. Эта величина имеет тот же порядок, что и для сте- . керамического термометра.

етвеютой главе установлено, согласно исследованиям пироэлектри-ких и пьезоэлектрических параметров кристалла SngPgSg в угло-thOl) и 1ЖИ срезах, что вектор спонтанной поляризации Ps, ащий в плоскости симметрии (010), сдвинут относительно направил [1003 приблизительно на -15* и направлен вдоль оси [502].

Максимальные критерий пироэлектрического качества М2*7/Сре0 и гидростатическая пьезоэлектрическая чувствительность йу/ео могут быть достигнуты в угловых ГШ)] срезах в набавлении, по вернутом в плоскости. (001) относительно направления 11003 на 68 и совпадающего с С1203. При этом М2 и увеличиваются относите льно полярного направления в 1.5 раза. Для ПгОИ срезов оптимальный угол относительно И 001 в плоскости симметрии равен -64* ; увеличение М2 и «у составляет 1.4 раз.

Преимущество угловых срезов по сравнению с полярным в ¿п^: состоит также в том, что в них уменьшается степень пьезоэлектри ческих шумов Гфи использовании 5п2Р2Зб в качестве рабочего тел; пироэлектрического- приемника и что, механическая прочность дл; угловых срезов лучше по сравнению с полярными, поскольку плоскость спайности находится вблизи (010).

При легировании кристаллов Зп2?2Вб германием происходит лиш ный в зависимости от концентрации ве сдвиг температуры фазовог< перехода вгзрх яс сравнению с температурой фазового перехода чистого Концентрационный коэффициент сдвига равен приблизительно 15 К/4. При этом в области комнатных температур происходит увеличение объемной пьезоэлектрической чувствительносп от 145*103 В м/Н для чистого Бп^^ к 167*103 В-м/Н для состав? с концентрацией Ое 0.0026 и 187*103 В*м/Н для состава с содержанием Се 0.0062, в то же время, примесные кристаллы обладают высокой объемной чувствительностью.в более широком температурном интервалле; чем чистый Бп^^б'

Причиной неконтролируемого разброса диэлектрических параметров кристаллов Бп^Э^ больших диэлектрических потерь при завышенных значениях диэлектрической проницаемости а', долГовременно£

таксации диэлектрических параметров связано с отклонением от эхиометрии по олову происходящим в процессе синтеза и росте, в устранения этих нежелательных эффектов следует выращивать ясталлы Бп^Е^б с небольшим избытком по олову. Увеличение низ-«стотной диэлектрической проницаемости с повышением темперэ-рк в также наличие низкочастотной- диэлектрической дисперсии в 101.срезе кристаллов с нехваткой олова может быть объяснено при-гствием высокоомных приповерхностных диэлектрических слоев . В зм случае образец можно представить как контур, состоящий из /х последовательно соединенных конденсаторов с потерями.

Характерной особенностью кристаллов Ба^ ,Рг56 1 является наше сильного внутреннего электрического поля, стабилизирующего юдоменное состояние. В то же время, в 2п1 _9 иВДУЦировать гоэлелектретное состояние не возможно.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДИ

Наблюдаемое отклонение от теории Ландау в температурном поведении спонтанной деформации в окрестности НС фазового переходе в кристаллах Вп^Р^ве^, полученных из газовой фазы,-может быть описан первой фпуктуационной поправкой, тогда как в кристаллах вырощенных методом Врадкмепа это отклонение обусловлено дефек-' тахта типа случайное поле.

Фазовая диаграмма "электрическое поле - температура фазового перехода" в кристаллах Бгь^^б 0ш!сывается в рамках теории Ландау с учетом близости к трикритической точке и неоднородных прутах деформаций. Конечная критическая точка спрятана внутри области НС фазы; что вызвано близостью "виртуального" ФП пара-

• електрическая- сегнвтоалектричеекая фаза к трикритичвекой точ

кв.

•3. Аномальное поведение диэлектрической проницаемости вблизи Юс; In ОТ в сегнвтоалактричвской фазе в кристаллах SibPgSeg связана с доменной нестабильностью и может быть описана в рамках № дели внутреннего пиннинга в системе сегнетоэлектрических домез них стенок.

4. Эффект памяти в НС фазе сегнетоэлектрика- полупроводник; SruP2Se6 обусловленный пиннингом НС модуляции волной плотносп перезаряженных центров. Зависимость температурной области су-Пеотьования locked фазы от температура стабилизации в несораз-

ляя<>, а ?9кн9 зЕсмаляя диэлектрической проницаемости, ибусловленная эффектом памяти, описывается в рамках теории Лая дау с учетом пространственно- неоднородной заселенности локаль ных центров носителями заряда.

5. Резкое понижение диэлектрического отклика в НС фазе в кристаллах (PbySn^yjgPgSeg ( у г Ю.4 ) ниже 50 К является следствием замораживания термоактивационнон дкнамИкк гггсрсплэнно® аа дефектах НС волны модуляции. Наблюдаемая диэлектрическая релакса ционная дисперсия имеет тлидисшрскый характер с дополнительной низкочастотной логарифмической поправкой, связанной с час' готной зависимостью характерного размера, на котором закреплен

ные несоразмерности релаксируют. .

6. При одновременном замещении атомов в катиоююй и анионной под-решетках несоразмерная "фаза в кристаллах твердых растворов (PbySn1_y)2p2(SexS1_x)6 трансформируется в хаотическое состояние .

7. Кристаллы (PbySn1_y)2P2Se6 ( у > 0.4 ) могут быть рекомвндова-

ны для использования в низкотемпературной термометрии в сильных магнитных полях в.качестве емкостных датчиков температуры. . Путем выбора определенного углового среза в кристаллах Sn^P-S^ можно увеличить коэффициент пироэлектрического качества И2 и гидростатическую пьезоэлектрическую чувствительность приблизительно на '40».

. Причиной неконтролираванноЛ} разброса диэлектрических, пиро-элэктричвских параметров кристаллов SngPgSg является отклонение от стехиометрии по олову, которое происходит в процессе-синтеза в роста.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦКИ

Maior Ы.И., P.H.Ii. van Ioosarscht, H. van Kecgpen.Th. Rasing, Molnar S.B. and iiotrlj S.F. Fluctuation effects on the theraa] expansion of the inconrasnsurate crystal SngPgS&g.// J.Phys.: . CondeuB. liatter.- 1993.- V.5 - pp.6023-6028 Майор И.М. .ВзсочанскиЭ D.M.,!-!олнар Ш.Б.,Приц И.П. .Сливка З.Ю. Аночплмтай гистерезис в несоразмерной фазе собстканных сегне-тоэлектриков SngPgCSe^^Jg // Физика твердого тела.- 1991.-Т.ЗЗ, й 5 , - С.1376 - 1381.

ЗнсочансккД Ю.М., Mafsop U.M., Молнор Ш.Б.,Мотря С.е>.,Пере«гн-сквй С.Й.,Ризак И.Ы. Еэрэвновеснн'э явления в несоразмерной фазе Бп^Р?5е6 // Крксталлография,- 1991,- т.36, й 3,- с.б&Э» 703. Майор М.М..Васочйнский Э.Ы.,??олнар Ш.Б. Хама Ы.М.Влияние постоянного электрического поля еэ несоразмерную фэзу собственных сегн'етоалектриков типа Sn^PgSeg// Физика твердого тела,-1992,- т.34уй 4 ,-0.1070-1077.

... 20

5.van loosdrecht P.H.M., Malor M.M., Molnar S.B. , . . Vyeochanskil Yu.M., P.J.M van Bentum, H. van Kempen. Raman study of the ferroelectric semiconductor SrigP^eg// Phys.Rev.B.- 1993.- V.48, N9.- pp.6014r 6018.

6.Malor M.V., Molnar S.B. .Vysochanaicli Yu.M., Gurzan M.I., P.H.M. van Loosdrecht, jP.J.E. van der Linden , H. van Kempen New dielectric material for low temperature thermometry In b:

' magnetic fields.// Appl.Phys.Lett.- 1993,- V.63 ,N21.- pp. 2646-2648.

7.Майор M.M..Высочанский Ю.М.,Прад И.П.,Молнар Ш.Б..Сейковская Л.А., Сливка В.Ю. Пироэлектрические свойства косых срезов кристалла Sn^PgSg // Кристаллография - 1990 - т.З. * 5

С. lilS- 1218.

3.Майор М.М.,Высочанский Ю.М..Приц И.П.,Молнар Ш.Б..Сливка В.Ю Рогач Е.Д., Савенко Ф.И., Кудинов А.П. Пьезоэлектрический эффект в монокристаллах Sn^PgSg// Изв.АН СССР. Сер. Неорг. Материалы - 1991 - т.27 , Я 3 - С. 655-658

9.Высочанский С.М.,Майор Ы.М.,Молнар Ш.Б. Пироэлектрические и пьезоэлектрические, .свойства кристаллов Gn^PgS^. В ¡36. Материалы Оптоэлектроники.: Киев / Техника , 1992., С. 124

10.Майор М.М.«Молнар Ш.Б.,Гебеш В.Ю.,Поторйй М.В.,Приц И.П., Сейковская Л.А. Электрофизические свойства сегнетоэлек-трических 1фистаялов SngPgSg. Тезисы V Всесоюзной школы- . семинара по физике сегнетоэластикоа, Ужгород, 1991, С.52

11 .Malor M.M.,liolnar S.B.,Vysochanakli Yu.M.,Slivka V.Yu., ?.п.M. van Loosdrecht. H.-van Kempen, P van Linden, freezing of the dielectric Response in (PbySn^yJ^PgSeg ferroelectric mixed crystals with incommensurate phase.

(aterlal for low temperature thermometry. Proceedings of Ikralnlaii-French Symposium Condensed Matter: Science & Industry. ívivi February 20-27» 1993, p.302. [alor M.lf.,P.H.lf. van Loosdrecht, H. van Кепфеп, Molnar S.B. íllvka V.Yu. Thermal expansion .behaviour at Incommensurate >hase transition In IN(CH)3] ¿ZnCL^jBr^ // J. Phys.C: tolld state physics. (In ргевв,1994). V laior М.Ы., S.E.EJit.P.H.H. van Loosdrecht ,H. van Kempen, folnar S.B.,Motrin S.?.,Sllvka V.Yu.Bemory effect tn the ln-:om>ensurate phase In the semiconducting ferroelectries IrigPgSe. // proceedings of European Research Conferece dynamical properties of solids, Lunteren The Netherlands, 993, p.19

lañop М.Ы.,. Высочавский Ю.Ы., Дзбижй T.A. .Иолнар Ш.Б., !риц й.П., Поторий М.В. Кристалл ajgPgSg как пироэлектричес-мй // Тезисы докладов Всесоюзной конференции по актуальным |рооблемам получения н применения сегнето- пьезо- пироэлектрических и родственных материалов , Москва, 1991, с.6. ¡нсочанский D.M., Майор И.Ы., Молнар Ш.Б.,Приц И.П.,Сливка (.».Новый сегнетоэлектрическнй материал для пироэлектрических i гидроакустических приемных устройств //Тезисы докладов 1 ¡сесоюзной конференции Физика и коварсия .1991, Калининград -¡•10 .'...'■■. . .. • [alor М.М., van Loosdrecht Р.Н.Н., van Kempen Н., Rasing ,Th., íolnar'S.B., Motrlj'S.F. fluctuation' effects on the thermal ex-onslon of' the Incommensurate crystal Sh2P2Se6 // -VIII international Symposium on Ferroelectrlcs, Marlland, USA, 1993 г., ibstrBCts, 72, p. 150.'

Подписан-! > печать 25.01.94 Форкат 69 * 84 / 16 Заказ 85. Тир»« 100 ПИК "Патент".