Регистрация / Вход
Прислать материал

Изменение диэлектрических свойств ТГС в постоянном магнитном поле

ФИО: Румянцев И.Д.

Направление: Современные материалы и технологии их создания (У.М.Н.И.К.)

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: студент ММП-14-2

Влиянием слабых электромагнитных воздействий на немагнитные материалы сейчас занимаются в различных областях науки – химии, биологии и, конечно, физике, где наиболее подробно изучено магнитостимулированное изменение механических свойств кристаллов. В большинстве работ результаты магнитной экспозиции кристаллов фиксируются по изменениям подвижности дислокаций или микротвердости и связываются с преобразованием дефектной структуры из-за спин-зависимых электронных переходов. Однако преобразование дефектной структуры должно влиять не только на механические характеристики, но и на другие физические свойства кристаллов. В сегнетоэлектриках перестройка точечных дефектов может приводить к преобразованию доменной структуры, а значит, будут меняться и их электрические свойства.

Цель настоящей работы – исследование влияния на магнитостимулированное изменение диэлектрических свойств ТГС взаимной ориентации вектора магнитной индукции, полярной оси кристалла и доменной структуры, а также примесного состава кристалла.

Изучались номинально чистые кристаллы и кристаллы, содержащие примесь хрома (ТГС-Cr). Магнитная обработка образцов проводилась в постоянном магнитном поле величиной 2 Тл в течение 20 минут. Измерялись квазистатические петли Р-Е гистерезиса и температурная зависимость диэлектрической проницаемости вблизи фазового перехода.

После магнитной обработки кристалла ТГС-Cr происходит сужение петли сегнетоэлектрического гистерезиса, т.е. уменьшение коэрцитивного поля. Максимальное сужение петли наблюдается через 1–2 часа, а далее происходит постепенная релаксация к исходному состоянию. Параметры Р-Е петли в номинально чистом кристалле не изменяются в пределах ошибки эксперимента.

Экспозиция в постоянном магнитном поле также приводит к изменению максимума диэлектрической проницаемости e в области фазового перехода. В номинально чистых кристаллах наибольшее изменение e достигается через 2 часа после экспозиции, далее в течение 2–3 суток происходит релаксация к исходному значению. В ТГС-Cr наибольшее изменение e достигается примерно через сутки, а возврат к исходному значению – в течение месяца. Эффект анизотропен по отношению к взаимной ориентации кристалла и магнитного поля. Во-первых, эффект наблюдается в том случае, когда вектор магнитной индукции перпендикулярен полярной оси кристалла. Во-вторых, взаимная ориентация магнитного поля и доменной структуры определяет знак эффекта. Если вектор магнитной индукции направлен вдоль доменных границ, наблюдается увеличение максимума диэлектрической проницаемости. При направлении поля перпендикулярно доменным границам – тенденция к уменьшению.

Обнаруженное магнитостимулированное изменение диэлектрических свойств ТГС связано с преобразованием структуры дефектов, закрепляющих доменные стенки, например, с распадом примесных комплексов во время экспозиции кристалла в магнитном поле. Роль магнитного поля заключается не в силовом или энергетическом воздействии, а в снятии спиновых запретов на определенные электронные переходы. Последующие релаксационные процессы определяются диффузионными временами, что выглядит как задержка реакции материала на магнитное воздействие.