Механизмы влияния внешних электромеханических воздействий на структуру и функциональные свойства активных ферроидных материалов

Проведены комплексные исследования твердых растворов релаксор - сегнетоэлектрик: PbMg₁/₃Nb₁/₃O₃ - PbTiO₃ (PMN-PT) и PbIn₁/₂Nb₁/₂O₃ - PbMg₁/₃Nb₁/₃O₃ - PbTiO₃ (PIN-PMN-PT), методами диэлектрической спектроскопии, атомной силовой микроскопии пьезоотклика, рассеяния рентгеновского (синхротронного) излучения. Цель исследования - построение самосогласованной картины влияния внешних механических напряжений, электрических полей и температуры на структуру и функциональные свойства изучаемых активных ферроиков и выявление микроскопических механизмов, обусловливающих такое влияние. Впервые изучены процессы переключения поляризации в монокристаллическом образце 0,25Pb(In₁/₂Nb₁/₂)O₃–0,55Pb(Mg₁/₃Nb₂/₃)O₃–0,2PbTiO₃. Показана возможность поляризации внешним электрическим полем при температурах вплоть до 100 К, изучена динамика движения доменной стенки при различных условиях. Разработана и применена установка для измерения петель сегнетоэлектрического гистерезиса методом «двойной волны», значительно повышающая точность и надежность классического метода Сойера - Тауэра. Измерены петли сегнетоэлектрического гистерезиса, что позволило получить значения величин коэрцитивных электрических полей в диапазоне температур от 130 до 300 К. Проведено модельное описание полученной зависимости величины коэрцитивного электрического поля от температуры. Исследован диэлектрический отклик монокристалла 10PIN80PMN10PT в широком частотном и температурном диапазонах без приложения внешних смещающих полей и в поле порядка 4 кВ/см, приложенном в направлении (111). Выполнен анализ частотного отклика в рамках существующих моделей. В нулевом внешнем поле в частотном окне выявлены три релаксационных процесса, описываемых распределением Коула-Коула. Приложение максимально возможного для имеющегося в распоряжении оборудования электрического поля привело только к существенному уменьшению как диэлектрической проницаемости, так и потерь в области размытого фазового перехода. Возможно, 4 кВ/см недостаточно для индуцирования фазового перехода в данном кристалле, и чтобы увеличить поле, была разработана специальная высоковольтная ячейка. Впервые проведено исследование эволюции анизотропии пространственных корреляций ионных смещений в смешанном сегнетоэлектрике - релаксоре PMN₁₋ₓPTₓ при повышении процентного содержания сегнетоэлектрика PbTiO₃ (PT) от 0 до 54%, методом рассеяния рентгеновского (синхротронного) излучения. Выявлены существенные отличия наблюдаемой картины диффузного рассеяния и ее эволюции при изменении состава от данных, полученных ранее методом рассеяния нейтронов. В целом результаты измерений подтверждают вывод об определяющей роли неоднородных упругих деформаций. Однако выявленные различия рентгеновских и нейтронных данных не позволяют связать наблюдаемую асимметрию картин рассеяния с преобладанием сжатия или расширения решетки на мезоскопических масштабах, а указывают на наличие взаимодействия между поляризацией и деформацией.