Диэлектрические свойства кристаллов KDP с примесями сложного состава (1102646)
Текст из файла
На правах рукописиГрабовский Сергей ВикторовичДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВАКРИСТАЛЛОВ KDPС ПРИМЕСЯМИ СЛОЖНОГО СОСТАВАСпециальность 01.04.07 – физика конденсированного состоянияАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква• 2008 •Работа выполнена на физическом факультетеМосковского государственного университета имени М.В. Ломоносова(кафедра общей физики и магнитоупорядоченных сред)Научный руководитель:доктор физико-математических наук,профессор Струков Б.А.Официальные оппоненты:доктор физико-математическихдоцент Мишина Е.Д.наук,доктор технических наук,профессор Рашкович Л.Н.Ведущая организация:Воронежский государственныйуниверситетЗащита состоится 24 декабря 2008 г., в 1530 на заседаниидиссертационногосоветаД.501.002.01.приМосковскомгосударственном университете им.
М.В. Ломоносова по адресу: 119991,ГСП-1, Москва, Ленинские горы, МГУ, физический факультет, ауд. ЮФА.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физическогофакультета МГУ им. М.В. Ломоносова.Автореферат разослан 20 ноября 2008 г.Ученый секретарьдиссертационного совета 501.002.01,кандидат физико-математических наукЛаптинская Т.В.I. Общая характеристика работы1.1. АктуальностьСемейство кристаллов группы дигидрофосфата калия (KH2PO4, сокращенноеназвание − KDP) хорошо известно физикам-сегнетологам, специалистам понелинейной оптике и кристаллохимии. Хотя KDP и считается одним из классическихсегнетоэлектриков, являясь модельным объектом, он занимает отдельное местосреди многочисленных сегнетоэлектрических кристаллов.
Наиболее ярко егоособенности проявляются в аномалиях диэлектрических свойств, которыеобнаруживают необычное поведение в сегнетоэлектрической фазе. Специальноевнимание исследователей привлекает ярко выраженный доменный вклад вдиэлектрическую проницаемость и связанные с ним явления.Благодаря тому, что вклад доменной структуры в макроскопические свойстваявляется определяющим, в кристаллах группы KDP наблюдаются многочисленныеэффекты, имеющие доменное происхождение. С этим связано появление большогоколичества экспериментальных и теоретических работ, посвященных изучению иобъяснению данных явлений, в том числе в последние годы.
Однако природа этогоаномального феномена в кристаллах KDP является предметом теоретических иэкспериментальных исследований до сих пор.Динамические свойства доменной структуры KDP и, следовательно,диэлектрические свойства кристалла крайне чувствительны к различным факторами воздействиям: наличию примесей, электрических полей, облучению и т.д.Благодаря этому удается проследить изменения диэлектрических свойствкристаллов, и тем самым получить сведения о физике и механизмах происходящиханомальных процессов. В этой связи особое внимание ранее уделялось изучениюкристаллов KDP с различного рода примесями, в основном − простого состава,например, поливалентных ионов металлов.В последние годы к кристаллу KDP возник усиленный интерес в связи сразработкой для нужд лазерной техники метода скоростного роста кристаллов KDP,который позволил получать кристаллы больших размеров со скоростями,превышающими классические в десятки раз.
явлениеС появлением скоростного метода выращивания кристаллов KDP былообнаружено, что при больших скоростях возможно вхождение в кристаллическуюматрицу KDP органических соединений, в том числе синтетических красителей.Таким образом появилась возможность исследовать влияние сложных органическихсоединений на свойства кристалла, что раньше было невозможно. Это в своюочередь открыло новые возможности для создания кристаллов с заданнымисвойствами, модификации кристаллов введением примесей различной природы.Данные открытия вызвали в 1990-2000-х годах появление многочисленных работ,посвященных исследованию свойств кристаллов в связи с особенностью ихвыращивания, изучению механизмов внедрения различного рода примесей вкристаллическую матрицу кристалла.3Самостоятельный интерес представляет вопрос о качестве кристаллов,получаемых скоростным методом, каковы их сегнетоэлектрические свойства, каковастепень влияния способа роста кристалла KDP на его диэлектрические свойства,какое влияние оказывают сложные органические и неорганические примеси нафазовый переход и диэлектрические свойства кристаллов KDP; можно ли выявить спомощью этих исследований новую информацию об аномальных явлениях в KDP, опричинах и механизмах вхождения сложных молекул в кристаллическую решеткукристалла.
Всё это стало вопросами, поставленными перед началом этой работы.1.2. Цели и задачи работыЦелью данной работы было, во-первых, изучение влияния методики выращивания надиэлектрические свойства кристаллов KDP. Во-вторых, исследование фазовыхпереходов и диэлектрических свойств кристаллов с введенными органическими инеорганическими примесями, прояснение природы аномальных диэлектрическихявлений в KDP. В-третьих − выяснить закономерности влияния на свойства кристаллапримесей различного характера, возможные механизмы вхождения примесей вкристаллическую матрицу кристалла.Для этого были поставлены следующие задачи:• определить диэлектрические свойства чистых кристаллов KDP, полученных поскоростной методике роста и сравнить их со свойствами кристалла, полученных потрадиционной (медленной) технологии.• исследовать диэлектрические свойства кристаллов KDP с различныминеорганическими и органическими примесями простого и сложного состава.Исследовать их влияние на температуру фазового перехода, динамику доменнойструктуры, дефектность кристалла.• выяснить различие характера воздействия на диэлектрические свойства взависимости от состава примеси и сектора кристалла; предложить возможныепричины и схемы селективного вхождения сложных примесных молекул вкристаллическую матрицу KDP.1.3.
Объекты исследованияОбъектами исследования в данной работе являются чистые и примесные кристаллыKDP. Чистые кристаллы были выращены как по классической, так и по скоростнойметодике. Исследованные примесные кристаллы содержали примеси – от простыхнеорганических ионов до сложных органических соединений:• Кристаллы KDP с примесью ионов хрома Cr3+• Кристаллы KDP с примесью сложных неорганических молекул К4[Ru2OCl10](potassium m-oxo-bis [pentachlororuthenate[IV]] monohydrate)*.• Кристаллы KDP с примесью органических соединений (синтетических красителей):Amaranth, Chicago Sky Blue, Xylenol Orange*оксо-дипентохлорорутенат калия, наше сокращение – «рутениевый комплекс».4Примесные кристаллы были получены скоростным методом роста.
Концентрацииспециально введенных молекул в исходных растворах составляли ∼10-4 мол.% (100700 ppm).1.4. Научная новизнаВ работе впервые получены следующие научные результаты:• исследовано влияние примесей органических соединений – синтетическихкрасителей на диэлектрические свойства, температуру фазовых переходов,динамику доменной структуры, дефектность кристаллов KDP.• определены диэлектрические свойства кристаллов KDP, полученных по скоростнойметодике роста и исследовано влияние методики роста на диэлектрическиесвойства кристаллов KDP.• установлено отличие диэлектрических свойств разных секторов роста номинальночистых кристаллов KDP.• установлено, что температура фазовых переходов в кристаллах с неорганическимипримесями сдвигается в сторону меньших температур, тогда как в кристаллах спримесями органических молекул остается неизменной.• показано, что величина доменного вклада в диэлектрическую проницаемостькристалла KDP в полярной фазе может служить характеристикой качества кристаллаи на этой основе получена информация о диэлектрических свойствах кристалловKDP с примесями молекул сложного состава.• обнаружен температурный гистерезис диэлектрической проницаемости в полярнойфазе примесных кристаллов KDP.• выявлено различие влияния на фазовый переход и диэлектрические свойствакристаллов в зависимости от характера примесей.1.5.
Практическая значимостьВ последние годы уникальные нелинейно-оптические свойства кристаллов группыKDP активно используются в различных технических приложениях, особенно влазерной технике. Скоростная методика роста, позволившая получатькрупногабаритные кристаллы, дала возможность использовать их в устройствахуправления мощным лазерным излучением, в том числе в проекте управляемоготермоядерного синтеза, осуществляемом Ливерморской национальной лабораторией.Для подобных задач крайне важен контроль чистоты и формы кристаллов, иданные о влиянии методики роста и различных примесей на степень дефектностикристаллов, полученные в данной работе, позволяют получать информацию очистоте кристаллов, контролировать степень их дефектности, осуществлятьискусственную десимметризацию секторов роста, управлять габитусом кристалла.Результаты данной работы не только проясняют фундаментальную физическуюприроду аномальных диэлектрических свойств KDP, но и расширяют возможностимодификации свойств KDP введением примесей различной природы, разработкисложных комбинаций сегнетоэлектрических матриц с примесями, целенаправленноговарьирования подвижности доменных границ, формирования доменной структуры дляполучения кристаллов с заданными свойствами.51.6.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
