| 1 |
1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. |
Исследование особенностей фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических оксидах калориметрическим методом и методом тепловых шумов |
| Результаты этапа: Проект направлен на экспериментальное и теоретическое исследование фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических тонких пленках BaTiO3 и SrTiO3 и сверхрешетках BaTiO3/SrTiO3. Особенность проекта заключается в сочетании применения калориметрического метода температурных волн и диэлектрического метода тепловых шумов при изучении последовательностей фазовых переходов в этих наноструктурах в зависимости от толщины пленок и толщины слоев в сверхрешетках. В ходе выполнения первого этапа проекта проведены измерения теплофизических характеристик сверхрешетки (BaTiO3)6/(SrTiO3)13 на подложке SrTiO3 в температурном интервале, включающим температуру структурного фазового перехода в SrTiO3, проведены измерения диэлектрических характеристик тонких пленок BaTiO3 на подложках из SiO и SrTiO3. В целях дальнейшего совершенствования метода тепловых шумов были проведены измерения ряда объемных образцов BaTiO3 и ТГС. Для отработки методики расчета спонтанной поляризации тонких пленок и сверхрешеток по калориметрическим данным также были проведены измерения теплоемкости объемных образцов BaTiO3. Начаты исследования из первых принципов свойств свободно подвешенных и закрепленных на подложках из SrTiO3 сверхрешеток (СР) BaTiO3/SrTiO3 с периодом в L=3 и 4 элементарных ячейки (всего 10 типов структур). В отличие от изученных ранее СР с L=2, во всех исследуемых СР наблюдается конкуренция сегнетоэлектрической и антиферродисторсионной неустойчивости, что существенно осложняет поиск основного состояния. Предварительные данные показывают, что в свободно подвешенных СР как антиферродисторсионные, так и полярные искажения структуры сосредоточены в слоях SrTiO3, причем преобладает компонента поляризации, ориентированная в плоскости слоев. В СР, закрепленных на подложках, доминирует компонента поляризации, перпендикулярная плоскости слоев. |
| 2 |
1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. |
Исследование особенностей фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических оксидах калориметрическим методом и методом тепловых шумов |
| Результаты этапа: Проект направлен на экспериментальное и теоретическое исследование фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических тонких пленках BaTiO3 и SrTiO3 и сверхрешетках BaTiO3/SrTiO3. Особенность проекта заключается в сочетании применения калориметрических методов и диэлектрического метода тепловых шумов при изучении последовательностей фазовых переходов в этих наноструктурах в зависимости от толщины пленок и толщины слоев в сверхрешетках. В ходе выполнения второго этапа проекта основное внимание было сосредоточено на выяснении характера фоновых характеристик, знание которых необходимо для правильной интерпретации и обработки экспериментальных зависимостей теплоемкости и диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрических тонких пленок и сверхрешеток. С этой целью были проведены измерения теплоемкости кристаллов BaTiO3 в широком интервале температур, впервые построена зависимость фоновой теплоемкости этого модельного сегнетоэлектрического кристалла в области температур, включающем все три структурных фазовых перехода, проведен сравнительный анализ данных по теплоемкости и бриллюэновскому рассеянию света в области кубической фазы. В результате модернизации установки была повышена чувствительность метода тепловых шумов. Что позволило провести сравнительные исследования диэлектрических аномалий в кристаллах BaTiO3 и ТГС. Проведенные измерения позволили более детально проанализировать вклад в общее шумовое напряжение от эффектов, связанных с формированием и разрушением доменной структуры кристаллов. С целью уточнения связи между температурными зависимостями теплоемкости и спонтанной поляризации, что необходимо для анализа полученных ранее данных о теплоемкости сверхрешеток BaTiO3/SrTiO3, проведены сравнительные расчеты теплоемкости и спонтанной поляризации кристалла LBGO, для которого имеются прецизионные данные о поведении как теплоемкости, так и спонтанной поляризации. |
| 3 |
1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. |
Исследование особенностей фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических оксидах калориметрическим методом и методом тепловых шумов |
| Результаты этапа: Проект направлен на экспериментальное и теоретическое исследование фазовых переходов в наноструктурированных сегнетоэлектрических тонких пленках BaTiO3 и SrTiO3 и сверхрешетках BaTiO3/SrTiO3. Особенность проекта заключается в сочетании применения калориметрических методов и диэлектрического метода тепловых шумов при изучении последовательностей фазовых переходов в этих наноструктурах в зависимости от толщины пленок и толщины слоев в сверхрешетках. На заключительном этапе проекта основное внимание было направлено на совместную обработку экспериментальных данных, полученных на предыдущих этапах калориметрическими методами и методом тепловых шумов. В результате этого анализа впервые удалось разделить вклады в теплоемкость титаната бария от различных типов структурных дефектов и тепловых флуктуаций поляризации. Выделение вклада от тепловых флуктуаций поляризации позволило определить численное значение корреляционного коэффициента, знание которого является необходимым для расчетов поляризационных профилей в тонких пленках и гетероструктурах на основе титаната бария. Обнаружение этого вклада в теплоемкость многоосного сегнетоэлектрика - титаната бария имеет также большое значение для развития фундаментальных представлений о природе сегнетоэлектрических фазовых переходов в многоосных кристаллах. |
