Диссертация (1144226), страница 8
Текст из файла (страница 8)
3.2 (а) и 3.2 (б) представлены одномерные дифрактограммы,полученные путем интегрирования двумерных распределений интенсивности вплоскости [H H L] в разных направлениях: (a) - вдоль [1 0 0] (стрелки [H H 0] и [HH 1/2] на Рис. 3.1 (f)), (b) - вдоль [0 0 1] через отражение (4 4 0) - вертикальнаяпунктирная линия [H H L] и вдоль вертикальной линии [1,31 1,31 L]. Следуетотметить, что формы этих распределений существенно различаются.
На Рис. 3.2(a) черные линии соответствуют узким брэгговским отражениям (сканированиевдоль стрелки [H H 0] на Рис. 3.1 (f)) и синие (сканирование вдоль стрелки [H H1/2] на Рис. 3.1 (f) ) соответствуют пикам сверхструктуры. Ширины пиков,расположенных в слоях с полуцелым L (далее мы будем называть это рассеяниекак первую диффузную составляющую - DS1), значительно отличаются отширины линий брэгговских отражений, как это видно на Рис.
3.2 (a) и 3.2 (b), гдеодновременнопоказаныпрофиливысокотемпературнойструктурыисверхструктурные отражения. Упругие пики (например, (4 4 0), маркер 1 на Рис.3.1 (а)) высокотемпературной структуры хорошо описываются гауссом (Рис. 3.3),тогда как пики сверхструктуры значительно уширены. К сожалению, из-заэффекта насыщения детектора абсолютные интенсивности и ширины сильныхбрэгговских отражений не могут быть проанализированы количественно.Рис. 3.3. Профиль брэгговского отражения (4 4 0), полученного присканировании вдоль направления [1 1 0] (маркер 1 на рис.
3.1). Точкисоответствуют экспериментальным интенсивностям, сплошная линия – лучшаяподгонка.54Профиль DS1 хорошо описывается квадрированной функцией Лоренца(формула (1.2) в пункте 1.1 главы 1) во всех направлениях. Эта формапространственной корреляционной функции показывает, что в случае DS1отсутствует резкая граница области локального упорядочения.a)b)c)d)Рис. 3.4. Формы линии для выбранных точек обратного пространстваSBN60: (a) профиль линии вблизи (3,31 3,31 1,5), полученный при сканированиивдоль направления [0 0 1] (маркер 4 на Рис. 3.1 (f)); (b) профиль линии вблизи (6.316.31 0.5), полученный при сканировании вдоль направления [1 1 0] (маркер 2 наРис.
3.1 (b)); (c) профиль линии вблизи (5 0 2), полученный при сканировании вдольнаправления [0 1 0] (маркер 3); (d) профиль вблизи (5,1 0 2) точки вдоль [0 0 1](маркер 3 на Рис. 3.1 (e)).Используя формулу (1.2), мы получили значения (1)[100] = (1)[010] и (1)[001] изначения корреляционных длин: (1)[100] = (1)[010] = (1)ab около 10 нм в плоскостиa* - b* и (1)[001]=(1)cоколо 15 нм вдоль направления [0 0 1], ошибки этихпараметров не превышают 5%. В качестве примера на Рис.
3.4 (а) и 3.4 (б)55приведены результаты процедуры подгонки (с полученными параметрами (1)ab и (1)c) диффузного рассеяния в окрестностях отражений (3,31 3,31 1,5) (маркер 4 наРис. 3.1 (f)) и (6.31 6.31 0.5) (маркер 2 на Рис. 3.1 (b)).Схематическое изображение на Рис. 3.5 (а) представляет собой поверхностьравной интенсивности DS1 в обратном пространстве. DS1 в SBN60 являетсяанизотропным и может быть параметризовано в трехмерном обратномпространстве следующим выражением:~G1 q что(1)2 (1) abcсоответствует1 (1)2 (q 2 q 2 )2 (1)2 q 2 xyczabследующейкорреляционной2функции(3.1),впрямомпространстве:1/2 2(1) 222(1) 2 G1 r exp ( x y ) / ab z / c (3.2),DS1 может быть связан с модуляцией (коррелированными волнамисмещения) атомов O(4) и O(5) (Рис.
2.1) в тетрагональной плоскости и атомамикислорода O(1), O(2) и O(3) (Рис. 2.1) [109]. Здесь параметры (1)aband (1)cхарактеризуют размер области, в которой имеет место корреляция смещенийатомов (локальное упорядочение).Вторая составляющая диффузного рассеяния (DS2), довольно узкая вдольнаправления [0 0 1] и сильно делокализованная в плоскости a* - b*, наблюдается вплоскостях с целым значением L (см. Рис. 3.1 (d) и 3.1 (f)). Маркер 3 на Рис. 3.1(d) и 3.1 (e) соответствует отражению (5 0 2), форма которого представлена наРис. 3.4 (с). Из этого рисунка хорошо видна суперпозиция данной составляющейдиффузного рассеяния и очень слабого брэгговского пика.
Это дало намдополнительную возможность количественно проанализировать форму линии.Данная составляющая диффузного рассеяния хорошо описывается во всехнаправлениях обычной функцией Лоренца (формула (1.1) в пункте 1.1 главы 1) сдругим набором обратных корреляционных длин (2)ab = (2)[100] = (2)[010] и(2)c = (2)[001]. Значение (2)ab = (2)[100] = (2)[010] = 1 / (2)ab составляет около ≈ 3 нм56(или около двух параметров решетки) в плоскости a* - b* и (2)c = 1 / (2)c равно ≈25 нм вдоль направления [0 0 1], которое немного больше, чем (1)c для объектовDS1. Несложно заметить, что DS2 существенно более анизотропна, чем DS1.
НаРисунках 3.4 (c) и 3.4 (d) представлены результаты процедуры подгонки спараметрами (2)ab and (2)c DS2 в окрестности отражения (5 0 2) (маркер 3 на Рис.3.1 (d) и 3.1 (e)). В реальном пространстве (в изотропном подходе) выражение(1.1) соответствует корреляционной функции (1.3) [16], т. е. функция Лоренца визотропном случае соответствует области локального упорядочения с болеечеткими границами, чем в случае квадрированного лоренциана. Мы полагаем, чтоэто различие между составляющими диффузного рассеяния, описываемымиобычным и квадрированным лоренцианами в изотропном подходе, качественносправедливо в случае рассеяния в SBN60 и отражает принципиальную разницумежду DS1 и DS2.Распределение DS2 в q-пространстве выглядит как поверхность второгопорядка (дископодобный сфероид – Рис.
3.5 (b)) с основными осями (2)ab и (2)c:22(2)(qx2 q2y ) ab qz2 c(2) 1где (2)abиглоподобным>> (2)c.областям(6)В реальном пространстве эта форма соответствуетлокальногоупорядочения,вытянутымвдольнаправления c (по оси z) и значительно более ограниченным (2-3 параметрарешетки) в плоскости xy. (Рис. 3.5 (c),(d))Рассмотрим возможное происхождение DS2.
Действительно, при комнатнойтемпературе существуют четыре наиболее вероятные причины: первая термодиффузное рассеяние, вторая - рассеяние на флуктуациях «замороженного»параметра порядка [52, 54] или на игольчатых нанополярных доменах [40, 110,111], третья - рассеяние на доменных стенках [52], а четвертая причина можетбыть связана с рассеянием на наномасштабных цепочечных объектах с локальнымупорядочением.57(c)(d)Рис.3.5.Схематическоеизображениеповерхностейравныхинтенсивностей DS1 (a) и DS2 (b) в обратном пространстве, а (c) и (d) в прямомпространстве соответственно.В целях выявления природы DS2 было проведено дополнительноеисследование температурной эволюции диффузного рассеяния вблизи узлов (3 32) и (4 1 2) (Рис.
3.6 и 3.7).В случае термодиффузного рассеяния (TDS) его интенсивность с ростомтемпературы также должна повышаться. Нетрудно заметить, что на (Рис. 3.6 и3.7) ситуация абсолютно нехарактерна для термодиффузного рассеяния –интенсивность вблизи узлов (3 3 2) и (4 1 2) во всех изученных направлениях ([0 01], [0 1 0], [1 -1 0]) остается, как минимум неизменной, а в некоторых случаяхдаже уменьшается с ростом температуры. Таким образом, данное рассеяние неявляется TDS.58а)б)в)Рис. 3.6. Температурные зависимости интенсивностей диффузного рассеянияв SBN-60 при различных значениях q в направлениях: а) [1 -1 0], б) [0 1 0] ив) [0 0 1] вблизи узла (3 3 2).DS2 не может быть вызвано второй причиной, поскольку рассеяние нафлуктуациях«замороженного»параметрапорядкаилинаигольчатыхнанополярных доменах наблюдается только в окрестностях точек решетки типа (00 l), имеет другую симметрию (DS2 изотропна в плоскости a* - b*), акорреляционная длина в направлении c существенно меньше характерной длинынанодомена вдоль оси c.59а)б)в)Рис.
3.7. Температурные зависимости интенсивностей диффузного рассеянияв SBN-60 при различных значениях q в направлениях: а) [1 -1 0], б) [0 1 0] ив) [0 0 1] вблизи узла (4 1 2).Полученное значение (2)c не позволяет связать DS2 также и с рассеяниемнадоменныхстенках.Такимобразом,наиболеевероятнойпричинойвозникновения DS2 является четвертая. Мы полагаем, что это рассеяниесоответствует локальному упорядочению атомов Sr и Ba, занимающихнаибольшие каналы A2 с пятиугольным поперечным сечением [46].60Краткое заключение главы 3.Вданнойглавепредставленырезультатырентгеноструктурныхэкспериментов, проведенных на линии ID29 (ESRF, Гренобль) с использованиемпиксельного детектора PILATUS 6M [14] с шагом 0,1° в угловом диапазоне 180° врежиме без затвора, на длине волны рентгеновского излучения = 0,7749 Å ссоотношением/~2×10-4.Восстановлениематрицыориентацииипредварительная реконструкция обратного пространства были получены спомощьюпрограммногопакетаCrysAlisТемпературный[15].диапазонизмерений составил 90-370 К.В ходе анализа экспериментальных данных были выявлено существованиедвухпринципиальноразличныхвкладоввдиффузноерассеяние,соответствующих рассеянию на различных объектах.
Первый вклад описываетсякорреляционной функцией в виде квадрированного лоренциана и имееткорреляционные длины: (1)[100] = (1)[010] = 10 нм и (1)[001]= 15 нм, а второй -функцией Лоренца со следующими значениями корреляционных длин: (2)[100] = (2)[010] = 3 нм (2)[001] = 25 нм.61Глава 4 Температурная зависимость намагниченностимультиферроиков La0,875Sr0,125MnO3 и La0,93Sr0,07MnO3ИсследованиябылипроведенынавибрационноммагнетометревМеждународной лабoратории сильных магнитных полей и низких температур(International Laboratory of High Magnetic Fields and Low Temperatures, Врoцлав,Польша).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
