Влияние катионного замещения на спектральный отклик и кристаллическую структуру потенциальных сегнетоэлектриков

Материалы со структурой перовскита характеризуются насыщенной диаграммой фазовых состояний, сложным механизмом структурных превращений и разнообразными свойствами, включая сегнето- и антисегнетоэлектричество. Одним из таких материалов является титанат стронция SrTiO3, в котором наблюдаются все признаки наступающего сегнетоэлектрического фазового перехода, который, однако, не реализуется даже при самых низких температурах из-за квантовых флуктуаций. Из-за этого эффекта, титанат стронция и подобные материалы называются потенциальными/виртуальными сегнетоэлектриками (квантовыми параэлектриками). Незначительное допирование потенциальных сегнетоэлектриков изовалентными и гетеровалентными элементами с отличным атомным радиусом приводит к возникновению внутренних напряжений матрицы SrTiO3, и тем самым оказывает влияние на фазовое состояние системы, индуцируя, в том числе, полярное состояние. Как известно, в колебательных спектрах SrTiO3 наблюдаются низкочастотные мягкие моды, температурное изменение параметров которых указывает на сегнетоэлектрические смещения полярного иона и повороты кислородных октаэдров, соответственно.Важно отметить, что на сегодняшний день экспериментально не установлены причины появления полярных фаз, вызванных катионным замещением, и их кристаллическая структура. В рамках Проекта сочетание методов рентгеноструктурного анализа и терагерцовой и ИК-спектроскопии позволит определить температурные последовательности фазовых превращений в системах (Sr,A)TiO3 (где А - Pb, Ba), уточнить кристаллическую структуру образующихся фаз в изучаемых составах в зависимости от концентрации легирующих элементов, температуры и внутренних деформаций. Варьирование химического состава твердых растворов и тонкопленочных структур позволит управлять их свойствами, делая их более привлекательными для практического применения.