Спектральный отклик квантовых параэлектриков на основе титаната стронция

Цель: установить особенности формирования сегнетоэлектрической фазы в составах твердых растворов на основе квантового параэлектрика SrTiO3, содержащих ионы Ba и Pb, в предкритической области фазовой диаграммы в диапазоне температур от 4 до 300 К. Новые результаты: 1) определены параметры кристаллической структуры составов в системах Sr1-xPbxTiO3 и Sr1-xBaxTiO3 при x = 0 - 0,04; 2) выявлено влияние концентрации атомов Pb или Ba на температуру проявления квантовых флуктуаций и на критическую температуру расширения полярных нанообластей, наблюдаемых в квантовом параэлектрике SrTiO3; 3) определено положение квантовой критической точки при х = 0,0025 на фазовых диаграммах модифицированного атомами Pb титаната стронция; 4) показано влияние концентрации примесных атомов Pb на амплитуду квантовых флуктуаций в системе Sr1-xPbxTiO3 и предложена научная гипотеза, объясняющая процесс формирования сегнетоэлектрической фазы в SrTiO3, модифицированном атомами Pb или Ba; 5) установлено, что критическая температура расширения полярных нанообластей, наблюдаемых в чистом квантовом параэлектрике SrTiO3, возрастает с 113 до 143 К для модифицированного Sr1-xBaxTiO3 при увеличении концентрации модифицирующих ионов Ba до x = 0.02; 6) температурная зависимость квадрата частоты мягкой сегнетоэлектрической моды отклоняется от линейного закона Кохрана для классических сегнетоэлектриков и хорошо описывается соотношением Барретта для квантовых параэлектриков, которое определяет температуру, ниже которой на поведение мягкой моды оказывают влияние квантовые флуктуации ионов кристаллической решетки в керамических составах Sr1-xBaxTiO3 при x ≤ 0.02, при этом повышение концентрации ионов Ba в системе Sr1-xBaxTiO3 ведет к снижению этой температуры с 118 К при x = 0 до 108 К при x = 0.02; 7) в составах Sr1-xPbxTiO3 уже при значениях x = 0.005 индуцируется переход в сегнетоэлектрическое состояние, при дальнейшем увеличении концентрации x температура сегнетоэлектрического перехода из тетрагональной параэлектрической в орторомбическую сегнетоэлектрическую фазу повышается по степенному закону с показателем степени ½, определяя низкотемпературный предел области состояния квантовой критичности и 8) в составах Sr1-xPbxTiO3 при концентрации x ≤ 0.04 в области низких температур формируется обусловленное квантовыми эффектами плато на температурной зависимости диэлектрической проницаемости, величина которого понижается по мере повышения концентрации x, свидетельствуя о подавлении квантовых флуктуаций в системе Sr1-xPbxTiO3. Значение для практики определяется перспективными физическими свойствами квантового параэлектрика SrTiO3, проявляющимися при индуцированном внешним воздействием сегнетоэлектрическим фазовым переходом в окрестности квантовой критической точки, что может быть использовано при разработке устройств современной электроники.