Поляриметрія, мікроскопія та вирощування кристалів лангбейнітів K2Cd2xMn2 (1-x) (SO4) 3, Rb2Cd2 (SO4) 3 і Tl2Cd2 (SO4) 3

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ІНСТИТУТ ФІЗИЧНОЇ ОПТИКИ

 

ГІРНИК ІГОР СТЕПАНОВИЧ

 

УДК 536. 424. 1; 535. 51

 

 

01. 04. 05. – Оптика, лазерна фізика

 

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацiї на здобуття наукового ступеня кандидата фiзико-математичних наук

 

Львiв – 2002

 

Дисертацiєю є рукопис

Робота виконана в Інститутi фiзичної оптики Мiнiстерства освiти і науки України, м. Львiв.

Науковий керiвник: доктор фiзико-математичних наук, професор, заступник директора Інституту фiзичної оптики Влох Ростислав Орестович.

Офiцiйнi опоненти: доктор фiзико-математичних наук, професор, завідувач кафедри оптики Ужгородського національного університету Герзанич Омелян Іванович доктор фiзико-математичних наук, професор, завідувач кафедри радіофізики Львівського національного унiверситету iм. І. Франка Болеста Іван Михайлович.

Провiдна установа: Чернiвецький національний унiверситет iм. Ю. Федьковича, фiзичний факультет, кафедра оптики i спектроскопiї.

Захист вiдбудеться «.. 21... «.. травня.... 2002 року о 15 год. 30 хв. на засiданнi спецiалiзованої вченої ради Д 35. 071. 01 при Інститутi фiзичної оптики за адресою: 79005, м. Львiв, вул. Драгоманова, 23.

З дисертацiєю можна ознайомитись в бiблiотецi Інституту фiзичної оптики за адресою: 79005, м. Львiв, вул. Драгоманова, 23.

Автореферат розiсланий «.. 18.. «.. квітня.... 2002 р.

 

 

Актуальність теми. Однією з центральних проблем сучасної фізики твердого тіла є проблема фазових переходів в межах кристалічної фази. До таких фазових переходів слід віднести – сегнетоелектричні, феромагнітні та сегнетоеластичні переходи. Необхідно зауважити, що серед експериментальних методів досліджень фазових переходів – оптичні методи є одними з найінформативніших. Так, наприклад, дослідження конфігурації доменної структури несе інформацію про зміну точкової симетрії кристалу при фазовому переході, температурна поведінка двозаломлення відповідає температурній залежності параметру порядку та критичним індексам. Останні необхідні для феноменологічного опису фазового переходу. Методом спектроскопії комбінаційного розсіяння світла виявляються фононні моди, відповідальні за мікроскопічні механізми фазового переходу.

На даний час феноменологічна теорія фазових переходів є досить добре розробленою. Як відомо вона базується на симетрійному підході і використовує розклад вільної енергії за параметром порядку. З даної теорії випливає ряд цікавих висновків щодо існування спеціальних точок на фазових діаграмах. Зокрема трикритична точка зміни роду фазового переходу була експериментально виявлена у багатьох кристалах на P, T-діаграмах. Критична точка Лівшиця була експериментально виявлена на фазових діаграмах сімейства кристалів Sn2P2S6xSe6 (1-x). Що ж стосується ізольованої точки фазового переходу другого роду на лінії фазового переходу першого роду, то наскільки свідчать літературні дані, на даний час вона експериментально не спостерігалась. Це мабуть пов’язане, перш за все, з унікальністю даного явища.

З точки зору з’ясування природи сегнетоелектричних та сегнетоеластичних критичних явищ найзручнішим видається дослідження великих сімейств кристалів з ізовалентним заміщенням хімічних елементів та твердих розчинів на їх основі. До таких сімейств відноситься сімейство мінералу лангбейніту, яке нараховує більше, ніж 30 кристалів. Слід зауважити, що для лангбейнітів характерна досить цікава послідовність сегнетоелектричних та сегнетоеластичних фазових переходів. Крім цього багато питань, які стосуються даних фазових переходів є нез’ясованими на даний час. До них, зокрема, відноситься виникнення “забороненої” сегнетоеластичної доменної структури, виникнення нових фаз невідомої природи і проблема спеціальних критичних точок на x, T та P, T – фазових діаграмах, незвична поведінка спонтанної поляризації в межах сегнетоелектричної фази в кристалах Rb2Cd2 (SO4) 3 та ін. Крім цього, проблема росту лангбейнітів та твердих розчинів на їх основі має окреме значення, оскільки методи отримання лангбейнітів не є тривіальними. Наприклад, з водного розчину вони ростуть лише при достатньо високих температурах, які незначно відрізняються від температури кипіння води. Необхідно також зауважити, що пошук нових кристалів та твердих розчинів на їх основі має прикладне значення і належить, зокрема, до галузі оптичного матеріалознавства. Тверді розчини, які формують кристалічний або керамічний стан, виявились оптимальними при використанні в якості робочих елементів приладів. Так, наприклад, кристали PZN/PT виявились найкращими п’єзоелектриками, оптична кераміка успішно використовується, як матеріал для широкоапертурних електрооптичних модуляторів та ін. З цієї точки зору актуальним є вирощування твердих розчинів лангбейнітів та дослідження їх властивостей при фазових переходах оптичними методами.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами.

Дисертаційна робота безпосередньо пов’язана з держбюджетними фундаментальними дослідженнями, які виконувалися і далі ведуться в Інституті фізичної оптики за Координаційним планом Міністерства освіти і науки України в рамках наукових програм “6. Нові речовини і матеріали”, зокрема НДР ІФО-28 «Дослiдження i розробка методики вирощування монокристалiв лангбейнiтiв з розплаву» (1. 01. 1997-31. 12. 1999).

Метою дисертаційної роботи було отримання якісних монокристалів K2Cd2xMn2 (1-x) (SO4) 3 (KCMS), Tl2Cd2 (SO4) 3 (TCS) та Rb2Cd2 (SO4) 3 (RCS), з’ясування впливу катіонного заміщення (Cd++Mn++) на фазові переходи (ФП) в твердих розчинах, шляхом дослідження їх оптико-фізичних властивостей, а також вивчення доменної структури в кристалах TCS і RCS методом оптичної мікроскопії.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити наступні завдання:

виростити монокристали KCMS, TCS та RCS і провести їх рентгеноструктурні дослідження;

дослідити оптико-фізичні властивості кристалів KCMS в температурному інтервалі