WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

Скачки P существуют всегда независимо от того, боль- (1-n) f ( ) = 1/ (n) an exp(-a/ ), (2) ше или меньше E полуширины петли гистерезиса; чем больше E, тем больше P. Начальная быстрая стадия где (n) — гамма-функция. Распределение f ( ) имеет релаксации в виде скачка P при любой величине помаксимум при = a/(1+n). Иногда удобнее пользоватьля E является свидетельством отсутствия однозначного ся безразмерной функцией g = f ( ), которая является коэрцитивного поля Ec, которое распределено по объему распределением ln или распределением барьеров для кристалла в широком интервале значений. В обычном центров релаксации по энергии U, где согласно закону однородном сегнетоэлектрике величина поля Ec четко Аррениуса U = kT ln(/0), 0 — кинетический коэффиопределена, и при включении E < Ec сразу начинается циент.

медленный процесс релаксации без предварительного Рассчитанные по экспериментальным данным для P(t) скачка, который появляется только в случае, если по формуле (2) функции f ( ) для процессов поляE > Ec [25].

ризации и деполяризации при тех же температурах Медленная термоактивационная стадия релаксации приведены также на рис. 4. Функции f ( ) являются P(t) у PMN, так же как и у других релаксоров [25], нормированными, т. е.

с высокой точностью подчиняется универсальному сте пенному закону f ( ) d = 1.

p(t) = Pe - P(t) / Pe - P0 = 1/(1 + t/a)n, (1) где P0 — начальная поляризация, Pe — равновесная, Нетрудно убедиться в том, что площади S, ограниченные Pe, a, n — свободные параметры.

на рисунке кривыми f ( ) и горизонтальными прямыНа рис. 4 значками показаны экспериментальные ми, проведенными на уровне f ( ) =0.1 f ( f — max max значения P(t), сплошными линиями — расчет по фор- максимальное значение), много меньше 1. Это означает, муле (1), а сплошными горизонтальными — равно- что распределение f ( ) должно включать в себя очень весные Pe, к которым асимптотически приближаются большие времена релаксации, которые выходят за рамзначения P(t). Отклонение экспериментальных значений ки графиков. С уменьшением всех времен в спектре Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 1242 В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.В. Пронина Рис. 4. Медленные процессы поляризации (a) и деполяризации (b) кристалла PMN и спектры f ( ) распределения времени релаксации (c, d) при различных температурах T, K: 1 — 257, 2 — 230, 3 — 215, 4 — 205. Поляризующее поле E = 3kV/cm.

Сплошные кривые — расчет, кружки — эксперимент. Сплошные горизонтальные линии — равновесные значения Pe, t0 = 1min.

На вставках — начало процессов поляризации и деполяризации (скачки P отмечетны стрелками).

спектр становится уже и выше, его максимум смещается Релаксация поляризации P(t) и спектры f ( ) ревлево и увеличивается ограничиваемая кривой f ( ) пло- гистрировались в широком интервале температур.

щадь S. Рассчитанные по экспериментальным данным На рис. 5 приведены температурные зависимости панекоторые параметры релаксации и спектров распреде- раметров релаксации и спектров для поляризующего ления f ( ), а также площади S приведены в Таблице. поля E = 3 kV/cm. Видно, что при фазовом переходе Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. О кинетике медленной поляризации сегнетоэлектрического релаксора магнониобата свинца Параметры релаксации поляризации P и спектров распределения f ( ) кристалла PMN в поле E = 3kV/cm Процесс T, K P0, µC/cm2 Pe, µC/cm2 a, min n m, min S 257 3.37 9.3±0.7 0.45±0.02 0.037±0.001 0.44±0.02 0.230 3.95 9.6±0.1 0.252±0.004 0.062±0.001 0.24±0.004 0.Поляризация 215 3.28 10.38±0.07 0.244±0.003 0.080±0.001 0.23±0.003 0.205 2.71 16.7±0.12 0.362±0.002 0.046±0.005 0.346±0.002 0.257 2.18 0±0.2 0.89±0.06 0.086±0.011 0.65±0.06 0.230 3.64 0±0.5 0.57±0.03 0.034±0.006 0.55±0.03 0.Деполяризация 215 3.66 0±0.26 0.287±0.005 0.022±0.002 0.281±0.005 0.205 3.62 2.67±0.02 0.18±0.005 0.09±0.003 0.165±0.005 0. в сегнетоэлектрическое состояние при T 215 K пара- что такая ситуация имеет место для более высоких = метры Pe и S возрастают, а в области перехода наиболее значений амплитуд переполяризующего поля. В этом вероятное время релаксации m = a/(1+ n), отвечающее случае термодинамически равновесные диэлектрические максимуму распределения f ( ), имеет четко выраженсвойства релаксорного и сегнетоэлектрического состояный минимум. Поскольку энергия U барьеров линейно ний, отличающихся масштабом неоднородностей, будут связана с ln, можно сказать также, что энергии U принципиально различными. О температурной зависив области перехода проходят через минимум. Иначе мости остаточной поляризации, имеющей отличные от говоря, при охлаждении кристалла до его индуциронуля значения в сегнетоэлектрической фазе и равные ванного полем перехода в сегнетоэлектрическую фазу, нулю в релаксорной фазе, для среза (100) кристалон становится более „мягким“ к воздействию внешнего ла PMN сообщалось также в [14]. Эти данные получены электрического поля, и процессы поляризации и деиз петель диэлектрического гистерезиса в переменном поляризации ускоряются. При дальнейшем охлаждении электрическом поле и согласуются с нашими.

появляется крупномасштабная доменная структура [5], и энергия барьеров опять увеличивается, а релаксация замедляется.

Непрерывные спектры распределения времени релаксации поляризации PMN строились ранее по данным измерения мнимой части диэлектрической проницаемости в слабом переменном электрическом поле 10-3-10 Hz без смещающего постоянного поля. Такие спектры, так же как приведенные в настоящей работе, имеют характерную для неоднородных систем аномально большую ширину, увеличивающуюся при понижении температуры, однако в постоянных смещающих полях, индуцирующих сегнетоэлектрический фазовый переход, спектры не исследовались [15,17].

По-видимому, одним из главных результатов исследования релаксации является температурная зависимость равновесного значения поляризации Pe для процесса деполяризации. На рис. 5, b видно, что в температурной области релаксорной фазы кристалла PMN значение Pe везде равно нулю и только в сегнетоэлектрической области отлично от нуля. Это означает, что квазистатические петли диэлектрического гистерезиса при переполяризации в поле E = 3 kV/cm с периодом 1 h являются термодинамически неравновесными характеристиками, и при увеличении периода поля их форма и амплитуда должны приближаться к равновесным. В пределе для очень больших периодов поля в релаксорной фазе петля должна выродиться в нелинейную зависимость P от E с нулевыми значениями остаточной поляризации Pe Рис. 5. Температурные зависимости параметров m (1), Pe (2), и „коэрцитивного“ поля, а в сегнетоэлектрической фазе S (3) релаксации и спектров распределения f ( ) для процесдолжна сохранить свою привычную форму. Возможно, сов поляризации (a) и деполяризации (b).

Физика твердого тела, 2003, том 45, вып. 1244 В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.В. Пронина Таким образом, исследование медленной кинетики [20] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Е.С. Иванова.

ФТТ 39, 11, 2046 (1997).

поляризации сегнетоэлектрического релаксора магно[21] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Т.Р. Волк, ниобата свинца позволяет зарегистрировать его реакцию Л.И. Ивлева. ФТТ 42, 7, 1296 (2000).

на внешнее воздействие, включающую отклик долго[22] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.С. Иванова, С.В. Нехлюдов.

живущих метастабильных состояний, характерных для ФТТ 41, 3, 499 (1999).

таких существенно неоднородных материалов. Регистра[23] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Т.Р. Волк, ция такого отклика выявляет особенности диэлектричеЛ.И. Ивлева. Письма в ЖЭТФ 71, 1, 328 (2000).

ских свойств PMN обусловленные случайными внутрен[24] T. Granzow, U. Dorfler, Th. Woike, M. Wohlecke, R. Pankrath, ними электрическими полями: своеобразный вид перM. Imlau, W. Kleemann. Phys. Rev. B 63, 174 101 (2001).

вых неповторяющихся циклов петель диэлектрического [25] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк. ФТТ 44, 2, гистерезиса и резкое изменение параметров спектра (2002).

распределения времени релаксации при индуцированном [26] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк, Л.И. Ивлева. ЖЭТФ 120, 8, 1 (2001).

электрическим полем переходе из сегнетоэлектрической [27] В.И. Диткин, А.П. Прудников. Справочник по операционв релаксорную фазу. Экстраполяция результатов изменому исчислению. Высш. шк., М. (1956). 466 с.

рений на большие времена дает также возможность оценить характеристики кристалла, близкие к его термодинамически равновесным значениям.

Авторы признательны С.Г. Лушникову (ФТИ РАН) за предоставленный для исследований кристалл, Т.Р. Волк — за интерес к работе и полезные обсуждения результатов.

Список литературы [1] Г.А. Смоленский, В.А. Исупов, А.И. Аграновская. ФТТ 1, 167 (1959).

[2] Г.А. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, М.С. Шур. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Наука, Л. (1971). С. 355.

[3] М. Лайнс, А. Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. Мир, М. (1981). С. 316.

[4] L.E. Cross. Ferroelectrics 76, 241 (1987).

[5] В.А. Боков, И.Е. Мельникова. ФТТ 3, 3, 841 (1961).

[6] R. Sommer, N.K. Yushin, J.J. Van der Klink. Ferroelectrics 127, 1–4, 235 (1992).

[7] Zuo-Guang Ye, H. Schmid. Ferroelectrics 145, 83 (1993).

[8] R. Sommer, N.K. Yushin, J.J. Van der Klink. Phys. Rev. B 48, 18, 13 230 (1993).

[9] A.A. Bokov, Z.-G. Ye. J. Phys. Condens. Matter 12, L(2000).

[10] A.A. Bokov, Z.-G. Ye. Appl. Phys. Lett. 77, 12, 1888 (2000).

[11] A. Levstik. Z. Kutnjak, G. Filipic, R. Pirc. Phys. Rev. B 57, 18, 11 204 (1998).

[12] R. Blinc, J. Dolinsek, A. Gregorovic, B. Zalar, C. Filipic, Z. Kutnjak, A. Levstik, R. Pirc. Phys. Rev. Lett. 83, 2, (1999).

[13] A.K. Tagantsev, A.E. Glazunov. Phase Transitions 65, 1–4, 117 (1998).

[14] H. Arndt, F. Sauerbier, G. Schmidt. Ferroelectrics 79, (1988).

[15] E.V. Colla, E.Yu. Koroleva, N.M. Okuneva, S.B. Vakhrushev.

J. Phys. Condens. Matter. 4, 3671 (1992).

[16] R. Pirc, R. Blinc, Z. Kutnjak. Ferroelectrics 267, 139 (2002).

[17] N.K. Yushin, S.N. Dorogovtsev. Ferroelectrics 134, (1992).

[18] Z. Kutnjak, A. Levstik, R. Pirc. Ferroelectrics 270, (2002).

[19] A.K. Jonscher. Dielectric relaxation in solids. Chelsea Dielectrics, London (1983).

Физика твердого тела, 2003, том 45, 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.