Диссертация (1144226), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Таким образом можно полагать, что наблюдаемые аномалиисвязаны с внедренным в поры сегнетоэлектриком KH2PO4.Рис. 5.1. Температурные зависимости С(Т) для НКМ Fe20MAP+KDP приохлаждении (зеленая кривая) и нагреве (красная кривая) в нулевом магнитномполе. Стрелки указывают положения максимумов в зависимостях С(Т).Действительно, в массивном KDP сегнетоэлектрический ФП происходитпри температуре ~ 122 K, которая близка к Т=126 K, при которой присутствуетмаксимум в ε(Т) для НКМ Fe20MAP+KDP. Повышение температуры ФП приуменьшении размера наночастиц дигидрофосфата калия наблюдалось ранее вработе [90], причем температура наблюдаемой нами аномалии при 126 Кдостаточно хорошо соответствует кривой зависимости ТС от среднего диаметрапор, приведенной в данной работе.В массивном KDP сегнетоэлектрический ФП является фазовым переходомтипа «порядок-беспорядок», и температурный гистерезис между максимумамиС(Т) при охлаждении и нагреве для массивного KDP не превосходит 1 К.
ДляНКМ Fe20MAP+KDP, как видно из Рис. 5.1, наблюдается гистерезис около 5 К.Относительнорезкоеуменьшениедиэлектрической69проницаемостиприпонижении температуры от 60 до 10 К связано с наличием в матрице магнетита,который, как показано в работе [120], именно в этой области температур видимопроявляет свойства сегнетоэлектрика-релаксора.Рис. 5.2.
Температурные зависимости С(Т) для НКМ Fe20MAP+KDP приохлаждении (зеленая кривая) и нагреве (красная кривая) в магнитном поле В=10Т. Стрелки указывают положения максимумов в зависимостях С(Т).Измерения диэлектрического отклика в магнитных полях проводились врежимах FC (Field cooling) и FH (Field Heating) в магнитном поле 10 Т.Приложение этого поля (Рис. 5.2) приводит к смещению положения аномалий взависимостях С(Т) при нагреве до ~132 К и охлаждении до ~127 К, т.е. примернона 6 К. При этом величина температурного гистерезиса (~ 5 К) сохраняется. Этотэффект легко объяснить, принимая во внимание данные по исследованию полевойзависимости коэффициентов магнитострикции, приведенные в работе [118].
Вполях от 1 Т до 14 Т эти коэффициенты положительны и линейно растут сувеличениемприложенногополя,вчастностикоэффициентобъемноймагнитострикции достигает величины 2.0×10-5. Величины этих коэффициентовсравнимы с величинами, известными для большинства материалов. Таким70образом, видно, что приложение магнитного поля приводит к увеличениюфизических размеров образца, т.е. к появлению деформаций растяжения. Какбыло показано в работе [96] появление этих деформаций (или эффекта«отрицательного давления») скорее всего и является причиной повышения TC вслучае наночастиц KDP в обычных пористых стеклах и опалах [90].Рис. 5.3.
Зависимость сдвига температуры фазового перехода в НКМ на основемагнитного пористого стекла с внедренным KDP от приложенного магнитногополя.В заключительной части работы была исследована величина сдвигатемпературы сегнетоэлектрического фазового перехода в НКМ на основемагнитных макропористых стекол, содержащих внедренный KDP, связанная свлиянием приложенного магнитного поля. Обнаружено, что при увеличенииприложенного магнитного поля температура перехода данного НКМ сдвигаетсявверх: как уже было сказано выше, в поле 10 Т сдвиг равен 6 К.В полях менее 1 Т сдвига не наблюдается, что хорошо совпадает с тем, что вобласти допорогового значения поля не наблюдается магнитострикция (Рис.
5.4)[118], что, в свою очередь, свидетельствует о том, что свойства самой матрицыоказывают влияние на поведение KDP. В интервале полей от 1 до 10 Т сдвиг71практически линейно зависит от величины магнитного поля. Также стоитотметить, что в случае этого НКМ наблюдается значительное уширениетемпературной области гистерезиса при нагреве и охлаждении до 5 К посравнению с величиной ~ 1 K, характерной для массивного KDP. Причинойсдвига температуры ФП наблюдаемого в данных НКМ эффектов являетсяналичие линейной по полю положительной магнитострикции в магнитных микрои макропористых стеклах [118].Рис. 5.4. Объемный коэффициент магнитострикции, рассчитанный по даннымпродольного и поперечного коэффициентов, как функции от магнитной индукцииприложенного поля для микропористого железосодержащего стекла снитратом калия, внедренным в поры [118].5.2 НКМ на основе немагнитных макропористых ЩБС, содержащие твердыерастворы (1-x)KH2PO4 – (x)(NH4)H2PO4 при х = 0, 5 и 15%Основной целью исследования НКМ с различным содержанием примесиADP, созданные на основе макропористых немагнитных стекол (PG) со среднимдиаметром пор от 20 нм до 60 нм (медианное значение составляло 45 (5) нм),содержащие твердые растворы (1-x)KH2PO4 – (x)(NH4)H2PO4 при х = 5 и 15%,было определение влияния размерного эффекта и приложенного магнитного поляна свойства указанных НКМ.
Данные, касающиеся НКМ, содержащих чистый72KDP, взяты из п. 5.1 настоящей главы. Измерения диэлектрического откликапроводились в той же лаборатории, что и в п. 5.1.На первом этапе были измерены температурные зависимости емкостейобразцов с примесью 5% и 15% (мольные проценты) ADP (Рис. 5.3 (а) и 5.3 (б))при охлаждении и нагревании. Для сравнения были использованы наширезультаты из п. 5.1 (Рис.
5.1).а)б)Рис. 5.4. Температурные зависимости емкости образцов KADP сконцентрациями ADP: 5% (а) и 15% (б) при охлаждении (зеленые линии) инагревании (красные линии).Из зависимостей C(T) (Рис. 5.4 (а),(б) и 5.1.) видно, что максимумы кривыхсмещаются в область более низких температур с увеличением примеси ADP какпри охлаждении, так и при нагревании.
Стоит отметить, что температурныйгистерезис (ΔTC) между максимумами C(T) при охлаждении и при нагреванииуменьшается при росте концентрации ADP в твердом растворе KADP,внедренном в немагнитные пористые ЩБС. Положениямаксимумов взависимостях C(T) и значения ΔTC для каждого образца совпадают приповторении циклов «охлаждение-нагрев-охлаждение» и зависят только отконцентрации ADP.Температуры сегнетоэлектрических ФП были определены как положениемаксимума C(T), благодаря подгонке функцией Лоренца в окрестности ФП.Ошибки в определении максимума C(T) не превышают 0,05 K.73Для объемного KADP существует сильная тенденция уменьшения TC приувеличении концентрации APD [121, 84, 85], но детальная фазовая диаграммаостается неоднозначной, поскольку свойства объемного KADP существеннозависят от методов приготовления [122].
Что касается значения тепловогогистерезиса ΔTC в положении TC при охлаждении и нагреве, то этот факторостается неизученным до сих пор.Рис. 5.5. Концентрационные зависимости температур фазового перехода,полученные при охлаждении и нагреве для образцов НКМ на основемакропористого немагнитного стекла, содержащие твердые растворы KADP.На Рис. 5.5 показаны зависимости температуры Кюри TC от концентрациипримеси ADP в наноструктурированных твердых растворах KADP, внедренных вмакропористые немагнитные ЩБС. Несложно заметить, что температуры ФП приохлаждении и нагревании постепенно сдвигаются в область низких температур,однако, эти сдвиги существенно меньше, чем в объемном материале.
Вместе с темтемпературный гистерезис ΔTC уменьшается с ростом концентрации ADP.745.3 НКМ на основе магнитных макропористых ЩБС, содержащие твердыерастворы (1-x)KH2PO4 – (x)(NH4)H2PO4 при х = 0, 5 и 15% их сравнение снемагнитными аналогамиНКМ на основе магнитных макропористых ЩБС были идентичны посреднему диаметру пор немагнитным аналогам. Исследования диэлектрическогоотклика проводились на том же емкостном мосту.Типичная температурная зависимость емкости образца C(T) в условияхприложенного магнитного поля B = 10 T представлена на Рис.
5.6 в случае НКМ0.95KDP-0.05ADP при охлаждении и нагреве.Рис. 5.6. Температурная зависимость емкости НКМ 0.95KDP - 0.05ADPпри охлаждении и нагреве в условиях приложенного магнитного поля B = 10 T.Принципиальной особенностью всех зависимостей C(T) является сдвигмаксимума при охлаждении и нагреве. Аналогичный гистерезис наблюдается дляНКМ на основе обычного PG (немагнитного ЩБС), содержащего KADP (п.
5.2).Температуры сегнетоэлектрического ФП (TC) при охлаждении и нагреве былиопределены тем же способом: из максимумов емкости для каждого образца сточностью до определения не хуже 0,1 К.75Рис. 5.7. Зависимость TC при охлаждении без магнитного поля как функцииконцентрации ADP в твердых растворах KADP, внедренных в обычные PG [6] имагнитные стекла MAP.На Рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
