WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

положениями с барьером высотой U. Уравнение (4) было получено в предположении, что релаксация каждого изолированного диполя к своему равновесному значению имеет дебаевский характер.

DG-фазе (так как x < xc = 0.022), внешнее поле уменьТаким образом, уравнения (3)–(5) описывают зависи- шает восприимчивость (рис. 5). В образцах с x = 0.03, мости диэлектрической восприимчивости от температу- т. е. в FG-фазе, влияние поля E существенно иное ры, частоты, величины внешнего постоянного электри- (рис. 6). Видно, что при E 0.5kV/ cm и T 50 K ческого поля, параметров основной решетки и источни- увеличивается, в то время как при E > 1kV/ cm ков случайных полей. уменьшается, т. е. значение (T, E) - (T, 0) может Проведенные в работе [5] вычисления нелинейной по быть как положительным, так и отрицательным.

внешнему постоянному электрическому полю воспри- Рассмотрим теперь частотную и температурную завиимчивости на основании формул (3), (4) показали, что симости диэлектрической восприимчивости в отсутствие при значениях параметров, соответствующих FG-фазе, внешнего постоянного электрического поля (E = 0). Выпостоянное поле может уменьшать или увеличивать числения были проведены на основании формул (3) и (4) диэлектрический отклик, что зависит от величины этого для значений параметров, соответствующих полученным поля и температуры. В DG-фазе постоянное поле любой ранее в KLT методом ЯМР для одиночных ионов ливеличины лишь уменьшает диэлектрическую восприим- тия [11]: U = 1000 K, 0 = 10-13 s и x = 0.01, 0.016, 0.03.

чивость во всем диапазоне температур. Температурно-зависимые значения радиуса корреляции, Результаты измерений, представленных на рис. 5, 6, используемые в уравнении (5), были вычислены на подтверждают этот теоретический вывод: для KLT с основании выражения для статической диэлектрической концентрацией x = 0.01 и 0.016, что соответствует восприимчивости чистого танталата калия, величина Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. Закон Фогеля–Фулчера — характерная особенность сегнетостекольной фазы в танталате калия... которой пропорциональна частоте мягкой моды (формула Баррета), со значениями параметров, указанными в работе [12]. Значения 0 в (4), (5) были взяты из феноменологического выражения для чистого KTaO3:

0 = 48 + C/(T - T0), где C = 5 · 104 K, T0 12.9K. Мы = также предполагали, что значительный вклад в ширину функции распределения случайных полей вносят примесные точечные заряды. Отсюда следует, что, поскольку априори ничего не известно о концентрации и других характеристиках точечных зарядов в KLT, параметр A, определяемый этими дефектами, может быть подгоночным параметром теории и эксперимента.

Подчеркнем, что изменения значения A не приводят к сдвигу максимума (T ) (т. е. T = Tm), а лишь уширяют функцию распределения и уменьшают ее интенсивность (рис. 7). Поскольку T = Tm является наиболее важной характеристикой, определяющей температурную зависимость скорости релаксации, ясно, что выбор значения A не влияет на релаксационное поведение.

На рис. 8, a–c представлены результаты расчетов (, T ) по формулам (3), (4) для x = 0.01, 0.и 0.03. Полученные значения Tm() с хорошей точностью описываются законом Аррениуса со значениями параметров U = 1100 K, 0 = 4 · 1012 Hz и U = 1150 K, 0 = 4 · 1012 Hz для x = 0.01 и 0.016 соответственно.

Наши попытки описать Tm() для x = 0.03 законом Аррениуса с разумными значениями параметра 0 потерпели неудачу. Описать эксперимент оказалось возможным только с помощью закона Фогеля–Фулчера (2) Рис. 8. Теоретические температурные зависимости диэлексо значениями параметров 0 = 4 · 1012 Hz, Tg = 15 K.

трической проницаемости (действительная часть) в KLT на Сравнение с измеренными значениями параметров частотах 104 (1), 4 · 104 (2), 105 (3), 4 · 105 (4) и 106 Hz (5) показывает, что теория хорошо описывает эксперимент для концентраций лития 1 (a), 1.6 (b), 3%(c).

и значения параметров законов Аррениуса и Фогеля– Фулчера, полученные теоретически и экспериментально, достаточно близки (см. таблицу). Таким образом, как экспериментальное исследование, так и теоретическое описание позволяют сделать вывод о справедливости закона Аррениуса для фазы дипольного стекла (x = 0.01;

0.016) и закона Фогеля–Фулчера для сегнетостекольной фазы (x = 0.03) в KLT.

3. Обсуждение результатов Исследования модельного разупорядочения сегнетоэлектрика K1-xLix TaO3 показали, что скорости релаксации описываются законами Аррениуса и Фогеля– Фулчера соответственно при x < xc (DG-фаза) и при x > xc (FG-фаза). Необходимо отметить, что теоретически скорость диэлектрической релаксации в KLT (x > xc) уже описывалась законом Фогеля–Фулчера ранее в работе [13]. Однако в течение многих лет Рис. 7. Теоретические температурные зависимости диэлектридля описания диэлектрических спектров в KLT обычческой проницаемости (действительная часть) в KLT на частоно использовался закон Аррениуса для всего диапазоте 106 Hz для различных концентраций точечных зарядов A.

на концентраций лития [1,2]. Поэтому представленные 1 — A1, 2 —2A1, 3 —3A1 (где A1 — некоторая относительная величина). здесь экспериментальные данные являются фактически Физика твердого тела, 2004, том 46, вып. 1230 В.В. Лагута, М.Д. Глинчук, И.В. Кондакова первым наблюдением закона Фогеля–Фулчера в KLT [5] M.D. Glinchuk, V.A. Stephanovich. J. Phys.: Cond. Matter 10, 11 081 (1998).

при x0 > x > xc. Исследования KTa1-xNbx O3 проходили [6] A.E. Glazunov, A.K. Tagansev. Ferroelectrics 201, 305 (1997).

практически по тому же сценарию. Самара [14] впервые [7] W. Kleemann, S. Kutz, D. Rytz. Europhys. Lett. 4, 2, показал, что при x > xc = 0.008, т. е. в FG-фазе, описа(1987).

ние релаксационных процессов может быть выполнено [8] S.R. Andrews. J. Phys.: Cond. Matter 18, 1357 (1985).

с помощью закона Фогеля–Фулчера вместо закона Ар[9] М.Д. Глинчук, В.А. Стефанович. ФТТ 44, 5, 905 (2002).

рениуса, который остается справедливым только для ма[10] M.D. Glinchuk, R. Farhi, V.A. Stephanovich. J. Phys.: Cond.

лых концентраций, т. е. в DG-фазе (см. [1–3] и ссылки в Matter 9, 10 237 (1997).

них). Существенным преимуществом соединений KLT и [11] J.J.V. d. Klink, D. Rytz, F. Borsa, U.T. Hochli. Phys. Rev. B KTN по сравнению с более сложными разупорядоченны- 27, 1, 89 (1983).

ми сегнетоэлектриками, такими как релаксоры (напри- [12] M.D. Glinchuk, V.A. Stephanovich. Ferroelectrics 169, (1995).

мер, PbMg1/3Nb2/3O3 (PMN)), является возможность [13] M.D. Glinchuk, V.A. Stephanovich. Ferroelectrics Lett. 22, получать DG- и FG-фазы путем изменения концентрации 113 (1997).

ионов Li или Nb и исследовать особенности их свойств.

[14] G.A. Samara. Phys. Rev. Lett. 53, 2, 298 (1984).

Поскольку природа фаз во всех разупорядоченных сегне[15] B.D. Viehland, S. Jang, L.E. Cross. Phyl. Mag. B 64, 3, тоэлектриках одинакова, выполненные в представленной (1991).

работе исследования KLT открывают возможность иден[16] E. Glazunov, A.K. Tagansev. Appl. Phys. Lett. 73, 6, тификации DG- и FG-фаз в любых разупорядоченных (1998).

сегнетоэлектриках, включая релаксоры. В частности, [17] U.T. Hochli, D. Rytz, J.J.V. d. Klink, F. Borsa. Solid State принимая во внимание тот факт, что закон Фогеля– Commun. 49, 9, 863 (1984).

[18] Y. Yacoby, A. Agranat, I. Ohana. Solid State Commun. 45, 8, Фулчера применяется для описания диэлектрической 757 (1983).

релаксации во всех релаксорах (см., например, [15,16]), можно сделать вывод, что все сегнетоэлектрические релаксоры находятся в FG-фазе, в которой сосуществует ближний и дальний полярный порядок. Это утверждение находится в хорошем согласии с результатами измерений нелинейной диэлектрической восприимчивости в PMN, в которой постоянное электрическое поле приводило как к уменьшению, так и к увеличению восприимчивости [6] (подобно наблюдаемым нами изменениям в KLT при x = 0.03). Заметим, что такое же влияние поля E на диэлектрическую восприимчивость, а именно увеличение диэлектрического отклика при некоторых значениях T и E, наблюдалось ранее в KLT с x = 0.026 [17] и 0.035 [18].

Причины возникновения слабого максимума (T, ) в KLT при x = 0.03 и T 50 K пока неясны. Подобные аномалии при измерениях (T ) с наличием гистерезиса наблюдались и ранее при x = 0.026 [7]. Не исключено, что эти аномалии в FG-фазе связаны с фазовым переходом первого рода в областях с дальним порядком.

Ранее теоретически предсказывались два типа аномалий диэлектрического отклика разупорядоченных сегнетоэлектриков в FG-фазе [12]. Дополнительные исследования, направленные на выяснение природы аномалий диэлектрического отклика в модельном разупорядоченном сегнетоэлектрике KLT, проводятся в настоящее время.

Список литературы [1] B.E. Vugmeister, M.D. Glinchuk. Rev. Mod. Phys. 82, 4, (1990).

[2] U.T. Hochli, K. Knorr, A. Loidl. Adv. Phys. 39, 5, 405 (1990).

[3] W. Kleemann. Int. J. Mod. Phys. 7, 13, 2469 (1993).

[4] M.D. Glinchuk, V.A. Stephanovich. J. Phys.: Cond. Matter 6, 6317 (1994).

Физика твердого тела, 2004, том 46, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.