Спосіб визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках

Спосіб визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках, що включає експериментальні дослідження оптичних властивостей фероїків, який відрізняється тим, що проводять температурні дослідження краю оптичного поглинання в фероїках і представляють енергетичну ширину w краю оптичного поглинання у вигляді w = wT + (wx)stat + (wх ) dyn , 2 3 де k0 - константа, W 2T та W 2X середньоквадратичні відхилення від електричного потенціалу ідеально впорядкованої структури, викликані відповідно температурним та структурним розупорядкуванням, а внески температурного wT та структурного wX розупорядкування в w вважаються незалежними, еквівалентними та адитивними. Структурне розупорядкування у твердих тілах можна представити у вигляді суми двох складових статичного структурного розупорядкування (wx)stat та динамічного структурного розупорядкування (wX)dyn, причому внесок температурно-незалежного статичного структурного розупорядкування (wX)stat викликаний наявністю різного роду дефектів, домішок та неоднорідностей кристалічної структури, тоді як внесок температурно-залежного динамічного структурного розупорядкування (wX)dyn викликаний наявністю, наприклад, міграційного руху іонів в твердих електролітах або модуляцією структури в фероїках. Однак, в деяких твердих тілах спостерігається відхилення від урбахівської поведінки краю поглинання. Так, наприклад, при дослідженні краю оптичного поглинання сегнетоелектрика Sn2P2Se6 виявлено три характерні температурні області: область урбахівської поведінки краю поглинання при T220К [4]. Паралельне зміщення краю оптичного поглинання в Sn2P2Se6 пов'язується з наявністю модуляції структури в неспівмірній фазі у вказаній температурній області. Найбільш близьким до запропонованого способу визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках є рентгенодифракційний метод, який полягає у вимірюванні дифрактограм рентгенівського випромінювання при різних температурах та послідуючому аналізі положень, півширин та інтенсивностей основних і сателітних рефлексів [5]. Недоліком методу є його трудомісткість та складність, пов'язані з проведенням низькотемпературних рентгеноструктурних досліджень та необхідністю забезпечення високоточних прецизійних вимірювань. Завданням корисної моделі є створення способу визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках, який дозволяв би надійно та ефективно ідентифікувати наявність неспівмірної фази в фероїках шляхом температурних досліджень краю оптичного поглинання. Поставлене завдання досягається таким чином, що запропоновано спосіб визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках шляхом температурних досліджень краю оптичного поглинання, який включає експериментальні дослідження оптичних властивостей фероїків, який відрізняється тим, що, проводять температурні дослідження краю 27169 4 оптичного поглинання в фероїках і представляють енергетичну ширину w краю оптичного поглинання у вигляді w=wT+(wx)stat+(wX)dyn (5) після чого визначають внески температурного wТ, статичного структурного розупорядкування (wx)stat та динамічного структурного розупорядкування (wX)dyn за отриманими при описі температурної залежності w параметрами w0, wX q та температурою Ейнштейна E w T = w 1 /[exp (q E / T ) - 1], ( w C ) stat = w 0 , ( w C ) dyn = w - w T - ( w C ) stat , а далі за температурною областю, для якої справджується умова (wX)dyn ¹ 0, a також має місце паралельне довгохвильове зміщення краю оптичного поглинання та температурна незмінність енергетичної ширини краю оптичного поглинання, визначають область існування неспівмірної фази в фероїках. Запропонований спосіб визначення температурної області існування неспівмірної фази в фероїках, у порівнянні зі способомпрототипом, є менш трудомістким та більш інформативним, який на основі температурних досліджень краю оптичного поглинання дозволяє надійно та ефективно ідентифікувати існування неспівмірної фази в фероїках. Спосіб здійснюється наступним чином: спектрометричним методом досліджують спектральні залежності коефіцієнтів поглинання в фероїках при різних температурах. Потім розраховують енергетичну ширину краю оптичного поглинання w, а її температурну залежність апроксимують співвідношенням (2). За отриманими при описі експериментальної q залежності w(T) параметрами w0 , w1 та E за допомогою співвідношень (2) і (6) визначають внески температурного wT, статичного (wx)stat та динамічного (wX)dyn структурного розупорядкування. Температурна область, для якої справджується умова (wX)dyn ¹ 0, має місце паралельне довгохвильове зміщення краю оптичного поглинання та температурна незмінність енергетичної ширини краю поглинання, являється областю існування неспівмірної фази в фероїках. Приклад конкретного використання запропонованого способу. За допомогою запропонованого способу ідентифіковано область існування неспівмірної фази в сегнетоелектрику Sn2P2Se6. Відомо, що в цьому кристалі реалізуються два низькотемпературні фазові переходи, один з яких є фазовим переходом із параелектричної фази в неспівмірну при T=Ti, другий - фазовим переходом із неспівмірної в сегнетоелектричну при Т=Т C [4]. Спектральні залежності коефіцієнтів пропускання Т та відбивної здатності r досліджувалися за допомогою ґраткового монохроматора МДР-3, а значення коефіцієнтів поглинання a розраховувалися за формулою 5 a= é 2 1 ê (1 - r ) + ln d ê ê ë 27169 (1 - r) 4 + 4T 2r 2 ù ú 2T ú ú û, (7) де d - товщина зразка. Характерне урбахівське „віяло" для кристала Sn2P2Se6 наведено на Фіг.1. Потім розраховувалися значення енергетичної ширини експоненціального краю поглинання як w= D(hn ) / D(ln a ) , температурна залежність якої наведена на Фіг.2. Одержана температурна залежність w апроксимувалася за формулою (2) і визначалися внески температурного wT, статичного (wx)stat та динамічного (wX)dyn структурного розупорядкування за формулами (2) і (6). За результатами досліджень встановлено, що в Sn2P2Se6 неспівмірна фаза існує в інтервалі температур 195 £ T £ 220К, тобто у вказаному інтервалі температур справджується умова (wX)dyn ¹ 0, має місце паралельне довгохвильове зміщення краю оптичного поглинання та температурна незмінність енергетичної ширини краю поглинання (Фіг.2). Наявність динамічного структурного розупорядкування (wX)dyn у неспівмірній фазі сегнетоелектрика Sn2P2Se6 зумовлена хвилею модуляції, параметри модуляції якої залежні від температури. Корисна модель може бути використана у науково-дослідних лабораторіях при дослідженні параметрів краю оптичного поглинання в фероїках з метою їх використання у ролі функціональних елементів для оптоелектроніки. Джерела інформації: 1) Kurik M.V. Urbach rule (Review) // Phys. Stat. Sol. (a). - 1971. - Vol.8, №1. - P.9-30. 2) Yang Z., Homewood K.P., Finney M.S., Harry M.A., Reeson KJ. Optical absorption study of ion beam synthesized polycrystalline semiconducting FeSi2 // J. Appl. Phys. - 1995. - Vol.78, №3. - P.19581963. 3) Cody G.D., Tiedje Т., Abeles В., Brooks В., Goldstein Y. Disorder and the optical-absorption edge of hydrogenated amorphus silicon // Phys. Rev. Lett. 1981.- Vol.47, №20. - P.1480-1483. 4) Сливка А.Г., Герзанич Е.И., Шуста B.C., Гуранич П.П. Влияние изоморфного замещения и внешнего давления на фундаментальное поглощение света кристаллами Sn(Pb)2P2S(Se)6 // Изв. Вузов. Сер.Физика. - 1999.-№9.-С. 23-28. 5) Парсамян Т. К., Хасанов С.С., Шехтман В. Ш, Высочанский Ю.М., Сливка В.Ю. Несоразмерная фаза в собственном сегнетоэлектрике Sn2P2S6 // Физика твердого тела. - 1985. - Т.27, №11.-С. 3327-3331. – прототип 6