Создание наноструктур за счёт сегнето-антисегнетоэлектрического фазового превращения. Оптические материалы с отрицательным коэффициентом преломления

Abstract

Вследствие слабого различия свободных энергий сегнето- (СЭ) и антисегнетоэлектрического (АСЭ) состояний в твёрдых растворах на основе цирконата-титаната свинца, в объёме образцов сосуществуют домены СЭ- и АСЭ-фаз, имеющие размеры порядка 200—300 Å. Когерентный характер межфазных границ приводит к концентрации упругих напряжений вдоль этих границ. Поскольку эквивалентные узлы кристаллической решётки занимают ионы различного размера, упругие напряжения обуславливают локальное расслоение твёрдого раствора: «большие» ионы вытесняются в домены с большими параметрами кристаллической решётки, а «малые» ионы – в домены с меньшими параметрами решётки. Размеры образовавшихся сегрегатов составляют порядка 80—150 Å. За счёт управления процессом локального распада твёрдого раствора можно получать функциональные материалы с разнообразными наборами физических параметров.

Внаслідок малої відмінности вільних енергій сеґнето- (СЕ) та антисеґнетоелектричного (АСЕ) станів, у твердих розчинах на основі цирконату-титанату олива в об’ємі зразків співіснують домени СЕ- і АСЕ-фаз, що мають розміри порядку 200—300 Å. Когерентний характер міжфазних меж призводить до концентрації пружніх напружень вздовж цих меж. Внаслідок того, що еквівалентні вузли кристалічної ґратниці займають йони з різними розмірами, ці напруження обумовлюють локальний розпад твердого розчину: більші за розмірами йони витискаються в домени з більшими параметрами кристалічної ґратниці, а «малі» йони – у домени з меншими параметрами ґратниці. Розміри сеґреґатів, що утворилися, складають порядку 80—150 Å. За рахунок керування процесом локального розпаду твердого розчину можна одержувати функціональні матеріяли з різноманітними наборами фізичних параметрів.

Domains of ferroelectric (FE) and antiferroelectric (AFE) phases with the sizes of 200—300 Å coexist in the in lead zirconate-titanate-based solid solutions samples bulk due to the weak difference of free energies of FE and AFE states. The coherent nature of the interphase domain boundaries leads to the concentration of lattice strains near these boundaries. Since ions with different sizes occupy the equivalent lattice sites, elastic stresses cause a local decomposition of the solid solution: ‘large’ ions are pushed into the domains with larger parameters of a crystal lattice, and ‘small’ ions are pushed into the domains with smaller lattice parameters. Sizes of segregates are 80—150 Å, and their distribution over the bulk is determined by the structure of domains. Functional materials with various sets of physical parameters can be fabricated, including textured ceramic piezoelectric materials, by controlling the local decomposition of solid solutions.