Автореферат (1144345), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Минск, Беларусь, всероссийской конференции «Физика:фундаментальные и прикладные исследования, образование» 23-27 сентября 2014 г, г.Благовещенск, Россия, International conference “Condensed matter research at the IBR-2”,11.10.15-15.10.15, г. Дубна, Россия,всероссийской конференции «Физика:фундаментальные и прикладные исследования, образование» 22-24 сентября 2016, г.Хабаровск, Россия, международной молодежной конференции ФизикА.СПб, , 01-03ноября 2016, г. Санкт-Петербург, Россия, международной конференции "Science andProgress - 2016", 17-21 октября 2016, г. Санкт-Петербург, Россия, XIV Международнойконференции по физике диэлектриков (Диэлектрики-2017), 29 мая-02 июня 2017 г., СанктПетербург, Россия, XV региональной научной конференции " Физика: фундаментальныеи прикладные исследования, образование ", 26 - 30 сентября 2017, г.

Благовещенск,Россия, 14-ом международном Российско-японском симпозиуме по сегнетоэлектричеству,14-18 мая 2018, г. Санкт-Петербург, Россия.Результаты диссертации отражены в 18 печатных работах, в том числе в 7статьях в изданиях, входящих в перечень ВАК и 11 сборниках материалов конференций.Структура и объем диссертации.Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, включает 3 таблицы, 49рисунков и библиографию из 260 наименования. Общий объём 133 страницмашинописного текста.СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дано обоснование актуальности темы диссертации, определена цель изадачи работы, обоснованы научные новизна и значимость, а также практическаяценность работы, достоверность результатов и сформулированы основные положения,выносимые на защиту.

Содержатся сведения об апробации работы.В первой главе определяется понятие сегнетоэлектрических композитов, дана ихклассификация по морфологии, приводится обзор ряда работ, посвященныхтеоретическим и экспериментальным исследованиям неоднородных сегнетоэлектрическихматериалов, в которых неоднородность проявляется как на микро-, так и наномасштабах.Рассматриваются твердые растворы, механические смеси, а также нанокомпозитныесегнетоэлектрические материалы.5Во второй главе приводится краткое описание использованных в работеэкспериментальных методик.Третья глава состоит из 3 разделов, в которых приводятся результаты исследованиясегнетоэлектрических композитных материалов на основе смесей порошковсоответствующих компонент с размерами частиц порядка десятка-сотни микрометров.В первом разделе приведены результаты комплексного исследования эволюцииструктуры и диэлектрического отклика сегнетоэлектрического композита на основе смесиполикристаллических порошков NaNO2 и BaTiO3 при двух значениях концентрациипримеси BaTiO3 5 и 10 об.

%. В присутствии примеси BaTiO3 температурные ичастотные зависимости диэлектрического отклика образующихся композитовприобретают ряд особенностей, не наблюдающихся в чистом поликристаллическомпорошке NaNO2 [8]. Например, температурные зависимости диэлектрическойпроницаемости ε`(T) и тангенса диэлектрических потерь композитов состава x=0.05 и 0.1при нагреве имеют два максимума, один из которых при температуре Кюри для чистогоNaNO2 (ТС=437 К), а второй при температуре ≈420 К, при этом значение ε в максимумесильно зависит от частоты, а сам максимум явно выражен на низких частотах порядка 110 Гц, но при повышении частоты значение ε в максимуме резко уменьшается.

Приохлаждении подобный пик на температурной зависимости ε`(Т) в исследованныхкомпозитах не обнаружен. Для композитов с различной концентрацией примеси иразмером частиц BaTiO3 температуры, при которых наблюдались аномалиядиэлектрического отклика, оказались одинаковыми.Появление аномальноготемпературного максимумадиэлектрическойпроницаемости может бытьсвязано, например, с фазовымпереходомвчастицахтитанатабария,еслипредположить,чтовприсутствии поляризованныхчастицнитританатрияпроисходитсдвигтемпературы ФП BaTiO3и/илизначительноеувеличение температурногогистерезиса (ФП в BaTiO3относится к первому роду).ОднаковрезультатеРис. 1. Температурные зависимости параметра порядка проведенногоанализаη(Т) композита (1-x)NaNO2+(x)BaTiO3 состава х=0.9 полученных дифракционных(пустые окружности, штриховая линия – результат данныхизмененийпроцедуры сглаживания) и чистого NaNO2 (сплошная температурыфазовоголиния).

На вставке на рисунке приведены значения перехода и/или расширенияпараметра порядка η(Т) при нагреве (черные квадраты, температурного гистерезисасплошная линия) и при охлаждении (пустые окружности) ФП в частицах BaTiO в3для композита х=0.9.композитах не обнаружено.Полученные зависимости сегнетоэлектрического параметра порядка для композитов ссоставами х=0.05 и 0.1 не отличаются в пределах ошибок от зависимости для чистогонитрита натрия, причем при нагреве и охлаждении практически совпадают (Рис.1).Особенностей η(T) вблизи температуры аномалии диэлектрического отклика 420 К необнаружено, наблюдается лишь некоторое уменьшение параметра порядка в композитахпо сравнению с порошком чистого NaNO2.

Соответственно, гипотеза о расширении6температурного интервала несоразмерной фазы NaNO2 всегнетоэлектрическихкомпозитах (1-x)NaNO2+(x)BaTiO3 не подтверждается.Таким образом, проведенные структурные исследования позволяют заключить, чтонаблюдаемая в данных композитах аномалия диэлектрического отклика с какими-либофазовыми структурными переходами в компонентах композита не связана.На следующем этапе был проведен частотный анализ температурных зависимостейкомплексной диэлектрической проницаемости композитов и чистого нитрита натрия,полученных в широком температурном диапазоне 300-470 К.

Частотные зависимостикомплекснойдиэлектрическойпроницаемостиаппроксимировалисьфункцией,включающей вклады n-релаксационных процессов обобщенного вида Коул-Коула (CC),проводимости на постоянном токе (далее DC проводимость) и ε∞:nn i * ( )      CCi  j DC      j DC ,i 0 0i 1i 1 1  (i i )где Δε=εs - ε∞, εs - статическая диэлектрическая проницаемость, ε∞- вкладфононных мод и электронной поляризуемости, τ=1/f -характерное время (частота)релаксации, α – параметр, характеризующий ширину функции распределения временрелаксации, σDC- DC проводимость (проводимость на постоянном токе). Параметрыаппроксимации вычислялись методом Левенберга-Марквардта [9].1.Рис.

2. Температурные зависимости параметров Δε релаксационных процессов 1,2,3(наблюдаемых как в чистом NaNO2, так и в композитах) и 4 (наблюдаемого только вкомпозитах) для образцов двух составов х=0.05 (квадраты), 0.1 (кружки) и чистогоNaNO2 (треугольники) при нагреве (закрашенные символы) и охлаждении (пустыесимволы).Наилучшее качество описания частотных зависимостей диэлектрическойпроницаемости композитов было достигнуто описанием функцией, включающей 4 вкладас характерными частотами релаксации f ~ 0,1-1 Гц (процесс 1), f ~ 1-10 Гц (процесс 2) и f~ 10- 100 кГц (процесс 3) (которые выявлены также и в чистом NaNO2, с такими же7значениями частоты релаксации), а также вкладом на частотах f ~ 0,1-1 кГц (процесс 4),наблюдающимся только в композитах и, вероятно, связанным с процессом релаксации вBaTiO3.

(рис.2).Температурное поведение процессов 1 и 2 принципиально различается в композите ив чистом веществе: при нагреве для них обнаруживается дополнительный температурныймаксимум Δε при T = 420 К, который в чистом нитрите для этих процессов ненаблюдается (рис. 2, 1,2). Для высокочастотного процесса 3 подобный максимум ненаблюдается (рис. 2, 3).

Зависимость Δε (T) для процесса релаксации 4, относящегося кчастицам BaTiO3, имеет температурный максимум вблизи T ~ 396 К, что соответствуетфазовому переходу в титанате бария BaTiO3. Проводимость композитов такжедемонстрирует температурный максимум при Т=420 К, существующий при нагреве иотсутствующий при охлаждении.Таким образом, частотный анализ температурных зависимостей диэлектрическойпроницаемости композитов выявил что основной вклад в аномалию диэлектрическогоотклика, наблюдаемого в композитах при нагреве в районе Т=420 К связан с некиминизкочастотными релаксационными процессами.

По-видимому, они связаны с такназываемой релаксацией Максвелла-Вагнера, характерной для гетерофазных структур,возникающей в связи с релаксацией объемного заряда, накапливающегося на границахраздела фаз с различной диэлектрической проницаемостью и проводимостью.Уменьшение диэлектрической проницаемости при температурах выше T ~ 420 К можетбыть обусловлено «рассасыванием» заряда на границах в результате активации процессапроводимости частиц BaTiO3 при этой температуре. При охлаждении вклад этих зарядовв поляризацию композита незначителен, так как охлаждение началось с областитемператур, в которых NaNO2 находится в параэлектрической фазе и отсутствуетспонтанная поляризация. Этот факт может объяснить отсутствие максимумадиэлектрической проницаемости при T ~ 420 К при охлаждении.Во втором разделе приводятся результаты исследования температурной эволюцииструктуры сегнетоэлектрических композитов на основе смесей поликристаллическихпорошков на основе сегнетоэлектриков KNO3 и BaTiO3 трех составов х=0.25, 0.5 и 0.53.

ВKNO3 сегнетоэлектрическая фаза (часто ее обозначают как γ-фаза) наблюдается толькопри охлаждении в ограниченном температурном диапазоне примерно 378-397 К,параэлектрические фазы, существующие ниже и выше этого интервала обозначают как α иβ соответственно. Проведенные структурные исследования показали, что в композитах (1– x)KNO3 + (x)BaTiO3 составов х = 0.25 и 0.50 температурный интервал существованиясегнетоэлектрической фазы нитрата калия значительно увеличивается по сравнению счистым KNO3, что согласуется с ранее проведенными исследованиями диэлектрическогоотклика данных композитов [10-11].

Характеристики

Список файлов диссертации