ФАЗОВЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ, МАКРООТКЛИКИ И МАГНИТОДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ В МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КИСЛОРОДНО-ОКТАЭДРИЧЕСКИХ СРЕДАХ СО СТРУКТУРАМИ ТИПА ПЕРОВСКИТА И КАЛИЙ-ВОЛЬФРАМОВОЙ БРОНЗЫ В РАЗЛИЧНЫХ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЯХ: КЕРАМИКА, МОНОКРИСТАЛЛЫ, ПЛЕНОЧНЫЕ СТРУКТУРЫ

Цель исследования - установить на основе комплексных экспериментальных и теоретических исследований свойств перспективных кислородно-октаэдрических сред со структурой типа перовскита и калий-вольфрамовой бронзы в различных твердотельных состояниях (керамика, композит, монокристаллы, пленочные структуры), в том числе отличающихся термодинамической предысторией изготовления, корреляционные связи и закономерности формирования их структуры и макроткликов (электрофизических, магнитных и магнитодиэлектрических) с учетом размерных эффектов и особенностей дефектной структуры; выделить перспективные композиции, которые могут быть в дальнейшем использованы, в том числе в аддитивном производстве элементов микро-, нано- и сегнетоэлектроники, СВЧ- и пьезотехники двойного назначения. Для керамики PbFe₀,₅Nb₀,₅O₃ выявлено, что введение на стадии её синтеза Li₂CO₃ позволяет исключить примесные фазы, приводящие к фиксированию в исходном материале слабого ферромагнетизма и пирохлорной фазы (при изготовлении крупногабаритных керамических мишеней для напыления пленок), снизить электропроводность, повысить устойчивость поляризационных характеристик к циклическому воздействию электрического поля и снижению температуры Нееля. Установлено, что в монокристаллах PbFe₀,₅Nb₀,₅O₃, выращенных из раствора-расплава, содержащего KF, частичное встраивание атомов F в базовую структуру приводит к усилению размытия магнитного фазового перехода и снижению температуры перехода сегнетоэлектрик - параэлектрик, а в монокристаллах состава 0,95PbFe₀,₅Nb₀,₅O₃ - 0,05BiFeO₃, в сравнении с PbFe₀,₅Nb₀,₅O₃, происходит сближение температур переходов антиферромагнетик –> парамагнетик и сегнетоэлектрик –> параэлектрик. Установлено, что магнитодиэлектрический эффект (достигающий величины 180%) в керамике Bi₀,₅La₀,₅MnO₃ в интервале T = –196…+27°C обусловлен, в отличие от магнитодиэлектрического эффекта в гетероструктурах на основе тонких пленок лантан-висмутовых манганитов, одновременным проявлением в материале эффектов магнитосопротивления и максвелл-вагнеровской поляризации, связан с изменением релаксационной частоты системы зерно - прослойка вследствие отрицательного магнетосопротивления. Доказано, что керамики AFe₂/₃W₁/₃O₃ (A = Sr, Pb), изготовленные в рамках традиционной технологии, являются сегнетоэлектриками-релаксорами с температурами Бёрнса 250°C и 7°C соответственно. Показано, что ферровольфрамат стронция является ферримагнетиком с TM ≈ 110…125°C и характеризуется присутствием в структуре катионов W в различных степенях окисления. Впервые показана возможность получения (на примере метода RF катодного распыления в атмосфере кислорода) тонких текстурированных и монокристаллических гетероэпитаксиальных пленок SrFe₂/₃W₁/₃O₃. С целью изучения характера проявления размерных эффектов в сегнетоэлектриках-релаксорах проведены исследования однофазных материалов PbMg₂/₃Nb₁/₃O₃ (со структурой типа перовскита) и Sr₀,₅Ba₀,₅Nb₂O₆ (со структурой типа ТВБ). В обоих случаях при уменьшении геометрического размера кристаллитов - от макроскопического до наноразмерного - изменений в структурных параметрах и динамики решетки не выявлено, а имеет место сильное снижение диэлектрического отклика, обусловленное, по-видимому, изменением динамики свойственных СЭР полярных нанокластеров. На основе результатов проведенных исследований предложены материалы (сегнетоэлектрики и мультиферроики), которые в виде тонких пленок в дальнейшем могут быть использованы в качестве элементов в функциональной - микро-, нано- и сегнетоэлектронике и МЭМС.