НИЗКОЧАСТОТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ

НИЗКОЧАСТОТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТВЕРДЫХ
РАСТВОРОВ SrTiO3 ─ SrMg1/3Nb2/3O3
Гриднев С.А.1, Ухин Е.В.1, Леманов В.В. 2
Воронежский государственный технический университет, 394026, Воронеж,
Россия.
2
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, 194021, С.-Петербург, Россия.
1
Титанат стронция SrTiO3 является виртуальным сегнетоэлектриком и квантовым
параэлектриком, в котором квантовые флуктуации и наличие сегнетоэластического фазового
перехода при ТС105 К препятствуют реализации сегнетоэлектрического фазового перехода.
Поэтому, изучение сегнетоэластических свойств титаната стронция на низких частотах в широком
интервале температур представляет безусловный интерес, особенно если учесть, что изза
методических и других трудностей эти свойства исследованы крайне мало.
Как показано ранее [1,2], сегнетоэластические свойства кристалла SrTiO3 на низких и
инфранизких частотах в значительной степени определяется взаимодействием дефектов
кристаллической решетки (доменных границ, точечных дефектов и дислокаций) друг с другом,
причем со специфическими механизмами таких взаимодействий. Однако в монокристаллах
очень сложно изменять концентрацию точечных дефектов в больших пределах, в то же
время, это довольно легко можно сделать в твердых растворах, полученных по керамической
технологии. Поэтому данная работа была посвящена исследованию внутреннего трения Q-1 и
модуля упругости G в окрестности сегнетоэластической точки Кюри в твердом растворе (1х)SrTiO3+хSrMg1/3Nb2/3O3 с различными концентрацией х = 0; 0,03; 0,07; 0,15.
Исследования показали, что в твердом растворе вблизи ТС 105 К наблюдается ярко
выраженный пик Q-1, сопровождающийся скачкообразным изменением модуля сдвига G. По
мере увеличения в твердом растворе содержания SrMg1/3Nb2/3O3 происходит
последовательное повышение температуры фазового перехода и изменение характера
фазового перехода от острого к размытому.
Размытие пика внутреннего трения, по-видимому, можно объяснить статистически
равновероятным замещением катиона Тi4+ в матрице SrTiO3, обладающей высокой
поляризуемостью, на катионы Mg2+ или Nb5+. Обнаруженное в экспериментах по Q-1 и G
смещение ТС в зависимости от концентрации добавки вверх по шкале температур можно
объяснить тем, что ионы Mg2+ замещают в решетке SrTiO3 позиции ионов Sr2+. Поскольку
ионный радиус Mg2+ меньше, чем ионный радиус Sr2+, такое замещение должно приводить к
уменьшению объема элементарной ячейки («положительное химическое давление»), т.е. к
эффекту, аналогичному действию внешнего давления и, следовательно, к смешению ТС
вверх.
Работа была выполнена при финансовой поддержке РФФИ грант № 01-02-16097 и №
03-02-06000-мас, а также Министерством образования РФ грант № 202.03.02.038.
[1] Леманов В.В., Гриднев С.А., Ухин Е.В. ФТТ 44, 6, 1106 (2002).
[2] Гриднев С.А., Ухин Е.В., Раевский И.П. Изв. РАН, сер. физ., 65, 8, 1164 (2001).