Взаимодействие параметров порядка в нанонеоднородных материалах как основа новых акустоэлектрических и магнитоэлектрических материалов

Прослежены анизотропия и температурная эволюция термодиффузного рассеяния синхротронного излучения в тонких пленках цирконата свинца разной толщины. Удалось зарегистрировать диффузное рассеяние в пленках толщиной как 100, так и 25 нм. Обнаружено, что диффузное рассеяние является сильноанизотропным и имеет форму стержней, ориентированных вдоль направлений <110>. Максимум диффузного рассеяния приходится на центр зоны Бриллюэна, а при движении к границам зоны Бриллюэна интенсивность диффузного рассеяния плавно спадает. Исходя из анизотропии диффузного рассеяния можно заключить, что в тонких пленках, как и в объемных образцах, диффузное рассеяние возникает вследствие рассеяния на волнах смещений, распространяющихся в направлении <110> и направлениях, поперечно поляризованных с поляризацией, лежащей в плоскости распространения волны. Контроль доменных и доменных стенок антисегнетоэлектриков является необходимым шагом к практическому использованию новых функциональных возможностей на основе таких структур. Предложена схема доменной инженерии, которая обеспечивает антисегнетоэлектрическое состояние, содержащее только один тип ориентированных антисегнетоэлектрических доменов и один тип стенок соответственно. Подход основан на трех основных действиях: генерации промежуточной полярной фазы, разделяющей пара- и антисегнетоэлектрические состояния, например химическим легированием; контроле полярных доменов в промежуточной фазе умеренным электрическим полем, не соосным с направлением спонтанной поляризации, и охлаждении до целевой антисегнетоэлектрической фазы в электрическом поле. Процесс исследован с использованием in situ монокристальной дифракции синхротронного излучения в условиях приложения электрического поля в широком интервале температур. Для объяснения результатов проведен анализ в рамках феноменологической теории с учетом взаимодействия поляризации и антисегнетоэлектрического параметра порядка. Из анализа данных по дифракции синхротронного излучения при комнатной температуре установлено наличие двух типов диффузного рассеяния, 1-й из которых с локальным упорядочением в пространственном распределении кислородно-ниобиевых октаэдров, а 2-й тип, наблюдаемый вблизи основных структурных упругих пиков, указывает на наличие коррелированных смещений ионов Sr и Ba, расположенных в пятиугольных каналах, и является существенно анизотропным с корреляционными длинами. В прямом пространстве эти области представляют собой иглоподобные эллипсоиды, вытянутые вдоль полярной оси с. Экспериментально исследованы электрооптические явления в монокристалле бессвинцового «кубического» релаксора NBT. Обнаружено существование в широкой температурной области линейного электрооптического эффекта, и прослежена его температурная зависимость. Полученные данные позволяют сделать вывод о том, что структура ромбоэдрической фазы в NBT является полярной. Проведенный анализ температурных зависимостей амплитуд тепловых колебаний ионов позволил показать справедливость многостадийной модели перехода из сегнетоэлектрической фазы в параэлектрическую и в случае наноструктурированного нитрита натрия с включением (для НКМ) этапа «перескоков» натрия между соседними кристаллографическими позициями. Эти результаты хорошо согласуются с ранее полученными данными диэлектрической спектроскопии, указывающей на термоактивационный характер проводимости; наблюдается и совпадение соответствующих температур, при которых эти механизмы реализуются.