ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время сегнетоэлектрические и родственные им материалы находят широкое применение в различных об­ластях электронной техники (нелинейные конденсаторы, энергонезависи­мые элементы памяти, приемники электромагнитного излучения в инфра­красной части спектра, пьезоэлектрические преобразователи, сенсоры и др.).

Теоретические основы метода нелинейной диэлектрической спек­троскопии разработаны для сегнетоэлектрических кристаллов, описывае­мых в рамках теории Ландау-Гинзбурга-Девоншира. В остальных случаях полученные результаты имеют качественный характер. Поэтому вопрос изучения границ применения метода НДС для неоднородных систем ак­туален в теоретическом и практическом плане.

Цель диссертационной работы - выявление особенностей генера­ции гармоник высшего порядка в сегнетоэлектриках, мультиферроиках и композитах на их основе вблизи фазовых переходов.

В качестве объекта исследования выбраны: бинарные смеси

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1.

2. Методом генерации третей гармоники исследовать фазовые переходы в

3

6. По полученным экспериментальным данным оценить применимость метода НДС для неоднородных систем с электрическим и магнитным упорядочением.

Научная новизна

1. Впервые обнаружено расширение области существования сегнетоэлек­трической фазы нитрата калия в составе для xв

диапазоне 0.025 ≤ x ≤ 0.100.

2. Методом генерации третьей гармоники установлено, что коэффициент нелинейности γ для мультиферроика второго рода CuO вблизи фазового перехода (Tn2 = 230 К) имеет тот же порядок, что для классических се­гнетоэлектрических кристаллов типа BaTiO3.

3. Для композита (СиО)1-х/(ВаТЮз)х вблизи фазового перехода впервые обнаружено изменение проводимости с емкостной на индуктивную.

4. Показано, что для композитной керамики (BiFeO3)1-x∕(BaTiO3)xувеличе­ние доли BaTiO3 приводит к понижению температуры Нееля BiFeO3.

Методология и методы исследования. Для выполнения исследова­ния производился целенаправленный поиск и отбор материалов: бинарные сегнетоэлектрические смеси, проводящие сегнетоэлектрические компози­ты, нанокомпозиты, композиты на основе мультиферроиков и сегнето­электриков. В работе были использованы методы линейной и нелинейной диэлектрической спектроскопии. Для контроля параметров и качества об­разцов использовались оптическая микроскопия, электронная растровая микроскопия и рентгеноструктурный анализ.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Увеличение значения х в составе (KNO3)1-x(NH4NO3)xприводит к рас­ширению области существования сегнетоэлектрической фазы III нитра­та калия. Для значений x = 0.050, 0.100 сегнетоэлектрическое состояние сохраняется при охлаждении вплоть до комнатной температуры.

2. В сегнетоэлектрических композитах (KH2PO4)1-√(Pb0.95Ge0.05Te)xмеж­слоевая поляризация, возникающая за счет накопления зарядов на гра­нице раздела, дает вклад не только в линейную диэлектрическую про­ницаемость, но и в диэлектрические проницаемости высших порядков.

3. Для нанокомпозита AhO3/SC(NH2)2 уменьшение диаметра пор приво­дит к повышению температур всех фазовых переходов. Температура

4

сегнетоэлектрического фазового перехода повышается на 21 K и 31 К при порах 100 нм и 60 нм соответственно.

4. В мультиферроиках CuO и композитах на их основе (СuO)1-√(BaTiOз)x магнитоэлектрическое взаимодействие приводит к сложению электри­ческой и магнитной нелинейностей, что проявляется в увеличении ам­плитуды высших гармоник по сравнению с сегнетоэлектриками с теми же значениями спонтанной поляризации и диэлектрической проницае­мости.

5. Для мультиферроика BiFeO3 и композитов (BiFeO3)1-√(BaTiO3)xмини­мум коэффициента нелинейности γ3ω соответствует температуре анти­ферромагнитного фазового перехода.

Достоверность полученных результатов и обоснованность выво­дов определяется комплексным использованием современных экспери­ментальных методов, включая линейную и нелинейную диэлектрическую спектроскопию, рентгеноструктурный анализ, электронную растровую микроскопию, воспроизводимостью полученных результатов и их соот­ветствием существующим теоретическим представлениям.

Практическая значимость. Результаты работы представляют несо­мненный интерес и могут найти практическое применение при конструи­ровании электронных устройств с использованием композитов на основе сегнетоэлектриков и мультиферроиков. Использование сегнетоэлектриков в многослойных структурах, например, в контакте с полупроводниками, значительно расширяет их функциональные возможности, так как пара­метры таких структур могут изменяться при воздействии на них электри­ческого поля.

Значимость результатов, полученных в диссертации, состоит в том, что они уточняют и расширяют представления о применимости метода НДС для исследования композитов и нанокомпозитов на основе сегнето­электриков и мультиферроиков, что является важным как в общефизиче­ском плане, так и в плане конкретных приложений.

Полученные результаты могут быть использованы в учебном про­цессе при чтении лекций и проведении практических занятий по темам, связанным с изучением влияния размерных эффектов на физические свой­ства наноструктурированных материалов.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: XII, XIII Международной конференции «Физика диэлектриков» (г. С.-Петербург, 2014, 2017); Рос­сийско-Китайском симпозиуме «Новые материалы и технологии» (г. Ка­зань, 2015); III Азиатской конференции по физике и технологии нано-

структурированных материалов (г. Владивосток, 2015); XXI Всероссий­ской конференции по физике сегнетоэлектриков (Казань, 2017); Всерос­сийской молодежной научной конференции «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (г. Благовещенск, 2014); XIV и XV региональных научных конференциях «Физика: фундаментальные и прикладные исследования, образование» (г. Хабаровск, 2016; Благове­щенск, 2017).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 19 печатных ра­бот, в том числе: 7 статей в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ, 3 свидетельства о государственной реги­страции программы для ЭВМ, 9 статей в сборниках материалов междуна­родных, всероссийских и региональных конференций.

Личный вклад автора. Основные результаты получены автором самостоятельно, либо при его непосредственном участии. Автор принимал активное участие в планировании и проведении экспериментов, подготов­ке к публикации статей и тезисов докладов на конференциях, обсуждении результатов исследований, проведенных в соавторстве.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, трёх глав и заключения, включает 1 таблицу, 50 рисунков и библиографию из 233 наименований. Общий объём - 131 страница текста.