Низкотемпературная активация фононов в сегнетоэлектриках
Министерство образования и науки Российской Федерации, Программа фундаментальных научных исследований в Российской Федерации на долгосрочный период (2021 - 2030 годы), FREU-2023-0001
Кузенко Д.В.
11Научно-исследовательский институт "Реактивэлектрон", Донецк, Россия
Email: danil.kuzenko.84@yandex.ru
Поступила в редакцию: 24 июня 2024 г.
В окончательной редакции: 7 июля 2024 г.
Принята к печати: 8 июля 2024 г.
Выставление онлайн: 10 сентября 2024 г.
Представлено исследование температурной зависимости диэлектрической проницаемости ε(T) квантовых сегнетоэлектриков KTaO3 и SrTiO3 и твердого раствора на их основе (SrTiO3)0.85-(KTaO3)0.15 при температурах от 5 до 300 K, для описания которой применена экспоненциальная функция с вероятностным фактором Больцмана и самосогласованным предэкспоненциальным множителем. Показано, что такой подход в низкотемпературном квантовом пределе согласуется с формулой Барретта, а в высокотемпературном - с законом Кюри-Вейсса. Исходя из этого, определены энергии активации процессов, протекающие на трех выделенных температурных участках (5-30; 30-80; 80-300 K), где зависимость ε(T) имеет экспоненциальный вид. Предполагается, что для KTaO3 и SrTiO3 такие активационные процессы обусловлены температурным возбуждением фононов при приближении к температуре Дебая. Для (SrTiO3)0.85-(KTaO3)0.15 отклонение зависимости ε(T) при T=30-80 K от экспоненциальной объясняется фонон-фононными взаимодействия нормальных мод колебаний кристалла. Ключевые слова: квантовый сегнетоэлектрик, энергия активации, титанат стронция, танталат калия, диэлектрическая проницаемость, фононы.
- D. Rytz, U.T. Hochli, H. Bilz. Phys. Rev. B 22, 1, 359 (1980)
- М. Лайнс, А. Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные материалы. Мир, М. (1981). С. 273
- В.В. Леманов, С.А. Гриднев, Е.В. Ухин. ФТТ 44, 6, 1106 (2002)
- П.A. Марковин, В.А. Трепаков, М.Е. Гужва, A. Dejneka, А.Г. Раздобарин, О.Е. Квятковский. ФТТ 60, 9, 1748 (2018)
- T. Esswein, N.A. Spaldin. Phys. Rev. Res. 4, 033020 (2022)
- A. Yamanaka, M. Kataoka, Y. Inaba, K. Inoue, B. Hehlen, E. Courtens. EPL 50, 5, 688 (2000)
- S. Bhattacharya, S. Jena1, S. Datta. J. Phys.: Conf. Ser. 2518, 012019 (2023)
- A. Gupta, H. Silotia, A. Kumari, M. Dumen, S. Goyal, R. Tomar, N. Wadehra, P. Ayyub, S. Chakraverty. Adv. Mater. 34, 9, 2106481 (2022)
- Д.В. Кузенко. Изв. РАН. Сер. физ. 5, (2024). В печати
- Д.В. Кузенко. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования 5, (2024). В печати
- D.V. Kuzenko. J. Adv. Dielectrics 12, 3, 2250010 (2022)
- Д.В. Кузенко. Вестн. ДонНУ. Сер. А 4, 15 (2022)
- H. Fujishita, S. Kitazawa, M. Saito, R. Ishisaka, H. Okamoto, T. Yamaguchi. J. Phys. Soc. Jpn 5, 7, 074703 (2016)
- В.А. Трепаков, В.С. Вихнин, П.П. Сырников, Ф. Смутный, М. Савинов, Л. Ястрабик. ФТТ 39, 11, 2040 (1997)
- Г.А. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, М.С. Шур. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Наука, Л. (1971). С. 121
- W.N. Lawless. Phys. Rev. B 17, 3, 1458 (1978)
- J.H. Barrett. Phys. Rev. 86, 118 (1952)
- А.Б. Речестер. ЖЭТФ 60, 782 (1971)
- О.Г. Вендик. ФТТ 14, 4, 989 (1972)
- K.A. Muller, H. Burkard. Phys. Rev. B 19, 7, 3593 (1979)
- H. Vogt. Phys. Rev. B 51, 13, 8046 (1995)
- B. Pietrass, E. Hegenbarth. J. Low Temp. Phys. 7, 3-4, 201 (1972)
- S.E. Rowley, L.J. Spalek, R.P. Smith, M.P.M. Dean, M. Itoh, J.F. Scott, G.G. Lonzarich, S.S. Saxena. Nature Phys. 10, 367 (2014)
- P. Chandra, G.G. Lonzarich, S.E. Rowley, J.F. Scott. Rep. Prog. Phys. 80, 11, 112502 (2017)
- О.Е. Квятковский. ФТТ 43, 8, 1345 (2001)
- Д.В. Кузенко. ФТТ 66, 5, 723 (2024)