Проявление ортогональных компонент спонтанной поляризации при отсутствии признаков сегнетоэлектричества не нарушает принципа Кюри-Неймана. Эти компоненты формируются при выращивании линейного пироэлектрика, присущи ему всегда, но их величины на несколько порядков меньше, чем спонтанная поляризация по выделенной полярной оси. Низкотемпературное проявление компонент обусловлено только особенностью механизма их пироэлектричества - разупорядочением заряженных структурных единиц в асимметричных потенциальных ямах.

Вперше пропонується програма розвитку єдиного комплексного підходу до вивчення індукованих поляризаційних явищ, які виникають у широкому класі нецентросиметричних кристалів за нерівноважних теплових умов. Закладено основу для побудови в рамках нерівноважної термодинаміки квазістатичної теорії індукованого піроелектричного ефекту (піроефекту). На розвинутій теоретичній базі та розроблених оригінальних методах експериментального дослідження третинного піроефекту пропонується нетрадиційний шлях створення піроелектрично активних середовищ (як альтернатива до синтезу нових матеріалів) на основі існуючих неполярних структур, що дає змогу реалізувати нові методи керування фізичними властивостями кристалів. Встановлюються фізичні механізми формування індукованих зовнішньою векторною дією полярних станів у кристалах непіроелектричних класів з метою розробки принципово нових технологій у піроелектричному матеріалознавстві та приладобудуванні.

Описано багатоканальну вимірювальну систему для визначення планарних залежностей піроелектричного струму.

Для з'ясування природи великої енергетичної спроможності літієвих джерел струму з катодом на основі пірогенного діоксиду титану досліджено структурні зміни в TiO2 під час електрохімічної інтеркаляції літію. Обгрунтовано невідворотність крекінгу (розтріскування) монокристалічних наночастинок анатазу і рутилу під час зазначеного процесу, причому струмоутворювальні реакції пов'язані не тільки з втіленням атомів літію в кисневі октаедри (тетраедри) анатазу та рутилу, але й із адсорбцією літію на поверхні тріщин, які утворюються в результаті дифузійно-деформаційних процесів та локальних фазових перетворень <$E roman {TiO sub 2 ~symbol О~Li sub 0,5 TiO sub 2}> або <$E roman {TiO sub 2~symbol О~LiTiO sub 2}> в об'ємі нанокристалів.

Изучено влияние гидростатического давления на пироэлектрические свойства слоистых кристаллов TlInS2 и TlGaSe2. Характер барического поведения температур фазовых переходов в этих кристаллах подтверждает, что сегнетоэлектрические переходы относятся к типу порядок - беспорядок. Результаты барических исследований зависимостей пироэлектрического коэффициента <$E gamma (T)> и изменение характера зависимости температуры сегнетоэлектрического перехода при увеличении гидростатического давления свидетельствуют о наличии сложной поликритической области в диапазоне 580 <$E symbol Г~p~symbol Г~660> МПа на фазовой p, T-диаграмме слоистых кристаллов TlInS2.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.8

Рубрики:

Піроелектрика

Шифр НБУВ: Ж14388 Пошук видання у каталогах НБУВ 
Повний текст  Наукова періодика України 

Досліджено коливальний спектр та оптичні явища у кристалах піроелектрика Li₂B₄O₇ (LB4) та їх зв'язок з особливостями кристалічної структури у широкому інтервалі температур, включаючи область можливого фазового переходу та іонної провідності. Методами комбінаційного розсіяння світла та ІЧ-спектроскопії отримано повну інформацію про коливальний спектр кристалів LB4 в інтервалі температур 100 - 500 К. Встановлено збереження точкової симетрії кристала. Запропоновано та теоретично обгрунтовано модель ізоструктурного фазового переходу за температути T_c = 235 К. Встановлено визначальну роль іонів літію в його механізмі та наявність смуг росту, що проявляються в експериментах щодо нелінійної дифракції світла. Виявлено зростання гіперрелеївського розсіяння світла та збільшення загасання коливань за участі іонів літію поблизу 375 К, що пояснено збільшенням концентрації статичних заряджених дефектів у підгратці іонів літію у разі їх термоактиваційного розупорядкування.

Досліджено зміни структури поверхні систем після іонної імплантації, зокрема, виявлено формування блістерів на поверхні Ni та Pd плівок на ніобаті літію. Показано, що іонна імплантація призводить до зменшення коефіцієнта відбиття в спектральному діапазоні (0,25 - 15 мкм), а для Pd плівок на ніобаті літію коефіцієнт відбиття не залежить від довжини хвилі в спектральній області lambda=1 - 15 мкм. Еліпсометричні вимірювання показали, що іонна імплантація суттєво модифікує структуру приповерхневих шарів, розупорядковує її та призводить до аморфізації плівки та приповерхневого шару піроелектрика. Розрахунки коефіцієнта відбиття систем у моделях гладкої та шорсткої поверхонь за співвідношеннями Хагена - Рубенса та Топорця показали, що утворення блістерів є основним фактором, який призводить до зменшення коефіцієнта відбиття (збільшення поглинальної здатності) систем та його сталості в широкій області спектра (у випадку паладієвих плівок товщиною d=40 нм). Розроблено піроелектричні приймачі для вимірювання абсолютних значень інтенсивності як слабкого, так і потужного лазерного випромінювання, характеристики яких не поступаються характеристикам відомих теплових приймачів випромінювання.

Освещены свойства рентгеновского излучения из пироэлектрического рентгеновского генератора (ПРГ) на основе ниобат-литиевого кристалла при разных давлениях остаточного газа (ОГ) в камере генератора в диапазоне от 0,5-ти до 30-ти мТорр. Изложена методика наполнения камеры ПРГ разными газами с давлением в диапазоне от 50-ти до 0,1-ти мТорр и определено влияние ОГ (ксенон, криптон, дейтерий, водород) и его давления на спектральные свойства и интенсивность излучения ПРГ. Проанализированы энергетические спектры электронов и ионов в пироэлектрическом ускорителе со спектральными пиками электронов с кратными энергиями и одиночными спектральными пиками ионов; токи, заряды и число частиц в пироэлектрическом ускорителе (диоде), а также в пироэлектрическом ускорителе с сеткой (триоде). Определены перспективные направления применения ПРГ в космосе в составе орбитальных и спускаемых аппаратов.

Побудовано інверсну модель (ІМ) електровибухового перетворення енергії на базі експериментальних даних із використанням методу fuzzy-апроксимації, основаного на теорії нечітких множин. На базі ІМ синтезовано нечіткі регулятори для корекції параметрів адаптивної системи керування електровибуховим перетворенням енергії за умов непередбачуваних зовнішніх впливів.

К исследованию электронного строения соединений NaVP2O7 и NaFeP2O7 применен комплексный подход, основанный на использовании рентгенофлуоресцентных, рентгеноэлектронных и ЯМР-спектров, а также результатов зонных расчетов в LAPW-приближении. Результаты расчета находятся в хорошем согласии с экспериментальными данными. Изучено строение валентных полос, а также зарядовые и спиновые состояния атомов из состава пирофосфатов. Установлено, что при переходе от NaVP2O7 к NaFeP2O7 в несколько раз растут наведенные магнитные моменты на атомах фосфора и кислорода, что обусловлено сильной спиновой поляризацией 3d-оболочек железа (в ЯМР-спектрах этот феномен проявляется в виде аномально большого химического сдвига линий фосфора из состава соединения NaFeP2O7).

Із використанням теорії Ландау - Гінзбурга - Девоншира проведено аналітичні та числові дослідження просторових характеристик і температурних залежностей локальної поляризації і піроелектричного коефіцієнта в околі антиферодисторсійних фазових меж у SrTiO3 за температур, нижчих за температуру антиферодисторсійного структурного фазового переходу. Причиною поляризації пристіночної зони вважається флексоелектричний ефект і ротаційна стрикція (флексоротаційний ефект).

Для одержаних радіочастотним магнетронним розпиленням структур реверсування поляризації Si-підкладки за допомогою фотопіроелектричного модуляційного методу досліджено поведінку амплітуди та фази піроелектричного відгуку під дією зовнішньої електричної напруги. Наведено результати досліджень петель реверсування поляризації піроелектричний відгук - напруга, кривих поляризації піроелектричний відгук - напруга і кривих переполяризації піроелектричний відгук - час структур Pt/плівка ЦТС/Pt:Ti/SiO2/Si-підкладка. Із змін піроелектричного відгуку у режимі струму та напруги одержано петлі реверсування поляризації ємність - напруга і криві поляризації ємність - напруга. Виходячи з асиметричних кривих переполяризації піроелектричний відгук - час, проаналізовано поведінку часів нульового відгуку та насичення. Спостережувані зміни вольтамперних характеристик відповідають істотним змінам умов перенесення електричного заряду в часі. Проведені дослідження вказують на кореляцію між полярною піроелектричною, а отже сегнетоелектричною, й електричною асиметрією. Наведені дані з полярної та часової асиметрії та умов реверсування поляризації обговорено в термінах впливу динаміки асиметрії просторового заряду на умови піннінгу за різної полярності прикладеної напруги в перебігу реверсування поляризації.

Досліджено характеристики піроелектричних приймачів випромінювання, виготовлених на базі систем тонка металева плівка (Ni, Mo, Ti) - піроелектрик (LiNbO3, LiTaO3), імплантованих іонами <$E roman Ar sup +>: сталої часу, вольт-ватної та порогової чутливості, ефективної напруги шумів, спектральної чутливості. Одержані результати порівняно з характеристиками серійних приймачів випромінювання свого класу. Продемонстровано переваги таких приймачів випромінювання серед існуючих піроелектричних приймачів випромінювання, а також умови їх використання.

Запропоновано концепцію одержання індукованих піроактивних структур, що полягає у створенні нових фізичних властивостей у класичних п'єзоелектричних кристалах за допомогою формування у них термодинамічно нерівноважних умов. Зовнішній векторний вплив у вигляді просторово неоднорідного нагрівання кристала випромінюванням використовується для створення нових кристалічних середовищ із функціонально важливими властивостями. Сформульовано фізичні принципи створення нового класу піроелектричних сенсорних пристроїв на базі індукованих піроактивних середовищ. Описано сенсори з високою верхньою межею динамічного діапазону та пристрої з розширеними функціональними можливостями.

We report on nanostructured films of Al doped tin oxide grown by facile spray pyrolysis route, and their physical properties were investigated. The sprayed films were grown onto indium tin oxide (ITO) substrate at <$E300~symbol Р roman C> from the precursor (SnCl4, 5H2O). The content of Al is kept at 3 % in the solution. Structural, optical, electrical and surface properties were investigated. X-rays pattern reveals polycrystalline structure and SnO2 phase occurence. The visible transmitance exceeds 85 %, the band gap is found to be 3,7 eV. Nanotips were observed by 3D atomic force microscope (AFM) observation. Using the Hall effect measurements system (HMS), the films exhibit very low resistivity found to be <$E9,85~10 sup -5 OMEGA> cm, a high electron concentration is around 10<^>21 cm<^>-3, and the mobility reaches the value of 20 cm<^>2/Vs.

By small angle X-ray scattering (SAXS) and atomic force microscopy characteristic sizes are determined, structural features of thin iron films deposited by magnetron evaporation onto substrates from pyroceramics are established. It is shown that morphologically the film is characterized by disorder. It is formed from columnar nano crystallites that are oriented either perpendicular to the substrate or situated in its plane, which dictates polydispersity of those coatings. It is shown that SAXS may be thought of as nondestructive technique for analyzing structure and composition and conducting quality control of magnetron films.

Приведены результаты измерений суммарного заряда <$E Q(T)~=~S DELTA P sub s (T)> в нестехиометрических образцах LiIO3 z-среза в интервале температур 4,2 - 300 K. Приведенная информация дополнена данными термостимулированной деполяризации, индуцированной внешним электрическим полем разной величины и полярности. При T свыше 130 K обнаружены аномалии зависимости <$E DELTA P sub s (T,U)>, обусловленные, как правило, отклонением состава кристалла от стехиометрии. Возможная природа нестехиометрии уточнена по данным магнитных измерений, позволивших обнаружить межузельный литий ниже 100 K, а также 2 парамагнитных ассоциата при 25 и 50 K неизвестной природы. Повышение температуры приводит к ионизации межузельного лития с образованием ионов Li<^>+ и ассоциатов <$E (V sub roman O sup + 2e) sup ->, <$E (V sub roman O sup ++ V sub roman Li sup - ) sup +>, ответственных за ионную проводимость. В режиме измерения заряда при <$E T~>>~140> K не исключена возможность образования ассоциатов другого типа (<$E V sub roman Li sup ->, <$E roman Li sup +>), обладающих дипольным моментом и ориентируемых в направлении, обратном к <$E DELTA P sub s>. Показано, что в ограниченном интервале температур от 18 до 35 K зависимость <$E DELTA P sub s> от температуры ~ <$E T sup 4> соответствует теории М. Борна. Обнаружены значительные флуктуации пирокоэффициента, связанные, на первый взгляд, с разупорядочением кристаллической структуры нестехиометричного образца, приводящим к распределению времен релаксации элементов дефектной подсистемы.

Приведены результаты измерений температурной зависимости пирозаряда нестехиометричного образца нитрита натрия z-среза в интервале температур 4,2 - 300 К. Полученные данные дополнены результатами измерения термостимулированной деполяризации (ТСД) в электрических полях разной величины и полярности. Все экспериментальные результаты положены в основу построения температурной зависимости спонтанной поляризации <$E DELTA P sub s (T,~U)> и пироэлектрического коэффициента <$E gamma (U,~T)> при фиксированных внешних воздействиях. Установлено, что величина <$E DELTA P sub s> в образце нитрита натрия пренебрежимо мала при низких температурах вплоть до 40 К, что свидетельствует (при известных экспериментальных значениях величин коэффициентов линейного расширения) о незначительном вкладе пьезодеформации образца в cпонтанную поляризацию в этой области температур. Начиная с T = 75 К выявлен экспоненциальный рост вклада в суммарный заряд ТСД только дефектной подсистемы кристалла. По данным физических исследований предложена кристаллофизическая модель, отличающаяся от модели, представленной M. Lines и F. Glass. Из-за расщепления позиции ионов по всем трем подрешеткам при переходе в парaэлектрическую фазу кристалл NaNO2 может быть отнесен к трехмерному классу сегнетоэлектриков по классификации S. Abrahams и E. Keve, что согласуется с приводимой в работе оценкой спонтанной поляризации Ps - 0,01 Кл/м<^>2. Это существенно отличается от данных, полученных переполяризацией нестехиометричных образцов в сильных электрических полях вплоть до температуры фазового перехода.