Автореферат (1144224), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Оба типа диффузного рассеяния (вособенности второй тип) являются существенно анизотропными. DS1 хорошоописывается квадрированным лоренцианом иимеет характерные корреляционные длины ξ(1)ab≈ 10 нм (в плоскости ab) и ξ(1)c ≈ 15 нм (вдольнаправления с). В прямом пространстве такойфункции соответствует коррелятор следующеговида:2 1/2 (1)2G1 r exp ( x 2 y 2 ) / ab z 2 / c(1) . Даннаякомпонента,вероятно,соответствует рассеянию на коррелированныхволнах смещения кислородов в ниобийРис. 2. Схема поверхности равной кислородных октаэдрах (NbO6-октаэдров) [14].DS2 описывается функцией Лоренца (какинтенсивности DS2 в монокристалле SBNв базисной плоскости, так и в осевом60 в обратном пространстве.направлении)ихарактеризуетсямалой7корреляционной длиной в плоскости a*b* (ξ(2)ab ≈ 3 нм) и гораздо большей длиной внаправлении оси с* (ξ(2)c ≈ 25 нм).Вторая компонента, для которой в обратном пространстве поверхность равнойинтенсивности может быть представлена в виде дископодобного сфероида (Рис.
2). Впрямом пространстве этой компоненте будут соответствовать иглоподобные области слокальным порядком, которые можно связать с существованием локального упорядоченияатомов Sr и Ba в каналах наибольшего пятиугольного сечения.В четвертой главе приведены результаты исследований намагниченностимонокристаллов LSMO-0,125 и LSMO-0,07, проведенных с использованиемвибрационного магнетометра в Международной лаборатории сильных магнитных полей инизких температур (International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures),г. Вроцлав, Польша.
Магнитное поле прикладывалось вдоль оси с; измерительное полесоставляло 0,2 Тл. Температурные зависимости намагниченности образцов былиполучены в температурном интервале 4 – 240 K.а)б)Рис. 3. Температурная зависимость намагниченности для образцов состава LSMO0.07 (а) и LSMO-0.125 (б) при охлаждении. (а): Линия (1) соответствует аппроксимациизависимости в низкотемпературной области, (2) – в высокотемпературной; (б): линии(1) и (2) – в низкотемпературной, (3) – в высокотемпературной.Температурные зависимости намагниченности были аппроксимированы в каждомдиапазоне отдельной функцией: для состава LSMO-0.07 (Рис.
3(а)) в области от 4 до 125 K(кривая 1 на Рис. 3(а)) использовалась степенная функция (TC – Т)β, где ТС – температурафазового перехода, β – критический индекс. Для параметров TC и β были полученыследующие значения: ТС = 125,8 (1,5) K и β = 0,280 (8).Аналогичным образом была аппроксимирована зависимость намагниченности дляобразца LSMO-0.125, кроме диапазона температур 4-158 К, где зависимость М(Т) близка кступенчатой функции. Однако поскольку аппроксимация подобной функцией в данномслучае оказалась неудовлетворительной, то температура определялась по пересечениюаппроксимации линейного участка (прямая 1 на Рис. 3(б)) с осью абсцисс.
Исследованиятемпературной эволюции намагниченности в монокристаллах LSMO-0,125 показалиналичие двух магнитных ФП при ТС1 = 181,8(1,5) K и ТС2 = 157,6(1,5) K. Соответствующеезначение критического индекса β1 = 0,434(3) для La0,875Sr0,125MnO3 при T = 160 – 180 K.Относительно полученных значений критических индексов β и β 1 стоит отметить, что ни содним значением известных теорий (такие как: теория Ландау, а также значения,рассчитанные с использованием теории поля и метода Монте-Карло для двумерной итрехмерной модели Изинга, и трехмерной модели Гайзенберга) не соотносится.На основе полученных экспериментальных данных и значений критическихиндексов можно полагать, что ФП при температурах ТС и ТС1 относятся к фазовым8переходам второго рода, а переход при ТС2 – вероятно является ФП первого рода илиблизким к нему.Получены оценки магнитных моментов, которые имеют следующие значения: μ 1 =2,47(1) μB/Mn и μ2 = 2,82(1) μB/Mn для LSMO-0,125 и LSMO-0,07 соответственно.
Длясравнения, в работе [15] получено значение магнитного момента μ = 3,27(3) μ B/Mn длясоединения La0,7Ca0,3Mn0,91Fe0,09O3 при температуре ТFM = 1,5 К. Для ультратонких пленокLa0.67Sr0.33MnO3, по данным авторов [16], значение момента увеличивается до μ = 4 μB/Mn;а для пленки LSMO в гетероструктуре типа Au/LSMO/SrRuO3/YBa2Cu3O7−δ значениемагнитного момента, полученного при Т = 80 К, согласно работе [17], составило μ = 2,5μB/Mn. В то же время, в работе [18] утверждается, что в массивном состоянии вLa0.7Sr0.3MnO3 при температуре ~ 4 К значение магнитного момента соответствует μ =3,6(1) μB/Mn.Пятая глава подразделяется на двечасти, в каждой из которых представленаинформацияобисследованияхмагнитных и немагнитных НКМ наоснове макропористых ЩБС.Первая часть данной главыпосвященаисследованиювлияниявнешнегомагнитногополянасегнетоэлектрический фазовый переход внаночастицах KH2PO4, полученных привведении в макропористое магнитноестекло со средним диаметром пор 50 нм.Температуры ФП определялись изположения максимума диэлектрическойРис.
4. Дифрактограмма образца 0.95KDP + проницаемости, который, в свою очередь,0.05ADP при комнатной температуре. был определен путем аппроксимацииСплошная линия («calc») соответствует зависимости ε(Т) функцией Лоренца. Ванализу профиля, пустые круги («obs») - нулевом поле температура перехода приэкспериментальные данные.
Вертикальные нагреве для KDP+MAP (~ 126 K) близкастержни - положения Брэгга, треугольники в к ТС (~ 122 К) для массивногонижней части («obs-calc») - разница между сегнетоэлектрика,приохлажденииэкспериментальными данными и подгонкой.наблюдается гистерезис около 5 К(температура ФП понижается). Принагреве в магнитном поле наблюдается сдвиг аномалии в зависимости ε(Т),соответствующей переходу в параэлектрическое состояние, в сторону более высокихтемператур (~ 132 K). При охлаждении максимум диэлектрической проницаемостинаблюдается при T ~ 127 K, при этом величина температурного гистерезиса практическине меняется. Таким образом, установлено, что в магнитном поле 10 Т температурасегнетоэлектрического перехода для наночастиц KDP в макропористом стеклеповышается примерно на 6 К.Во второй части речь идет об исследованиях магнитных и немагнитных НКМ наоснове макропористых ЩБС, содержащих твердые растворы KDP-ADP с низкимиконцентрациями ADP.
Средний размер частиц в НКМ был оценен по уширению упругихпиков и составил ~ 40 нм (Рис. 4).Диэлектрические исследования обоих типов НКМ производились с помощьюемкостного моста на частоте 1 кГц в Международной лаборатории сильных магнитныхполей и низких температур (International Laboratory of High Magnetic Fields and LowTemperatures), г. Вроцлав, Польша. Температурные зависимости емкости образцов былиполучены в широком температурном диапазоне 40-200 K. В ходе эксперимента каждый9цикл нагрева и охлаждения повторялсядважды для каждого образца. Стабильностьтемпературы была не хуже 0.1 K. Величинаприложенного магнитного поля в случаеизучения магнитных НКМ варьировалась винтервале 0 – 10 T.Анализ диэлектрического откликанемагнитныхНКМнаосновемакропористыхматриц,содержащихтвердый раствор KADP с процентнымсодержанием ADP 0, 0.05 и 0.15 , выявилсдвиг температуры сегнетоэлектрическогофазового перехода TC как функциимолярной процентной концентрации ADPРис.
5. Фазовая диаграмма НКМ на основе при нагреве и охлаждении по сравнению смакропористого немагнитного щелочно- массивным KDP. Однако выявленный сдвигборосиликатного стекла с внедренным существенно меньше по величине, чем втвердым раствором KDP-ADP в цикле массивном твердом растворе KADP присоответствующихконцентрацияхADP.«нагрев-охлаждение».Следуетотметить,чтоувеличениеконцентрации ADP в нанокомпозитах твердом растворе приводит к понижению какTC(cooling), так и TC(heating), а также уменьшению температурного гистерезиса ΔTC (Рис. 5).Вероятнее всего рост TC в немагнитных НКМ по сравнению с массивными материаламисвязан с присутствием упругих напряжений на интерфейсе «матрица – внедренныйматериал», возникающих вследствие несоответствия коэффициентов термическогорасширения.В НКМ на основе магнитного MAP стекла увеличение концентрации примеси ADP внаночастицах KDP также приводит к снижению температуры сегнетоэлектрического ФПTC, и это снижение, с немагнитными НКМ, существенно меньше по сравнению смассивным твердым раствором присоответствующих концентрациях ADP(Рис.
6). Приложение магнитного поляпрактическинеменяетTCприохлаждении.Для того, чтобы объяснить подобнуюситуацию, достаточно привести объемныйкоэффициент теплового расширения α3чистого KDP. Согласно литературнымданным [19] значение α3 при нагреве от 90до 130 K (т.е. непосредственно вблизиФП) уменьшается с 25×10-6 до (-)57×10-6,т.е. данный коэффициент меняет знак истановится снова положительным толькониже ~ 126 K. В таком случае при нагревеРис. 6.
Фазовая диаграмма НКМ на основеMAPмагнитногожелезосодержащегощелочно-боросиликатногостекласвнедренным твердым раствором KDP-ADPпри нагреве и охлаждении в условияхприложения внешнего магнитного поля до 10Т и без него.10свойства НКМ на основе магнитныхматрицопределяютсядвумяконкурирующимипроцессаминаинтерфейсе «матрица – внедренныйматериал»: термического сжатия самогоKDP, термического расширения стекла;плюсдополнительныйвкладотположительной магнитострикции матрицы. В случае охлаждения ситуация кардинальноменяется: один положительный вклад (магнитострикция) и два отрицательных (сжатиеKDP и стекла). В свою очередь коэффициент α3 ADP является положительным и имеетдостаточно большое значение (~ 45×10-6 и выше) во всем исследуемом температурномдиапазоне, включая область сегнетоэлектрического ФП в KDP. Логично предположить,что примесь ADP изменяет общий α3 и эффект на интерфейсе становится менеевыраженным.
Таким образом, можно заключить, что явления на интерфейсе «матрица –внедренный материал» играют ключевую роль в формировании фазовой диаграммыKADP в ограниченной геометрии.Шестая глава посвящена изложениюрезультатов исследования методом дифракциинейтроновтемпературнойэволюциикристаллической структуры НКМ на основепористых боросиликатных стекол со среднимдиаметром пор 46 и 7 нм, содержащихвнедренные наночастицы KNO3 из водногораствора и расплава. Получена фазоваядиаграммасостояниянитратакалия,находящегося в условиях ограниченнойгеометрии для НКМ KNO3 + PG46 (Рис.
7).Определены средние диаметры наночастицKNO3 в данных НКМ, которые составляют 8± 2 нм для НКМ KNO3 + PG7 и 31 ± 4 нм дляНКМ KNO3 + PG46. Экспериментальнопоказано, что существует критический размернаночастиц нитрата калия (от 30 до 20 нм),меньше которого KNO3 в условиях ограниченной геометрии кристаллизуется только всегнетоэлектрической фазе независимо от метода приготовления и температурногорежима приготовления образцов.Рис.7.Фазоваядиаграммаприохлаждении после первого цикла нагревадляобразцаНКМKNO3+PG46,полученного из водного раствора._____________________________________________________________В заключении сформулированы основные выводы и результаты работы:1.
Установлено, что при комнатной температуре в SBN-60 наблюдаетсясуществование двух различных типов локальных упорядочений. Первому типу,связанному с коррелированными волнами смещений кислородов в ниобий-кислородныхоктаэдрах, соответствует диффузное рассеяние DS1, описываемое в обратномпространстве квадрированным лоренцианом. Второй тип может быть связан с локальнымупорядочением атомов Sr и Ba в пятиугольных каналах SBN60. Этому типу в обратномпространстве соответствует диффузное рассеяние DS2, описываемое функцией Лоренца.Определены соответствующие корреляционные длины: для DS1 – ξ(1)ab ≈ 10 нм (вплоскости ab) и ξ(1)c ≈ 15 нм (вдоль оси с), а для DS2 – ξ(2)ab ≈ 3нм и ξ(2)c ≈ 25 нм.2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
