ФХ-2024

Е.В. Барабанова, Н.М. Оспельников, А.И. Иванова
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Введение легирующих примесей является классическим способом модификации свойств материалов, в частности, сложных оксидов семейства перовскита с общей формулой АВО₃. Замещаются ионы, находящиеся в позициях А и/или В. При этом валентность их может совпадать с валентностью основного иона (изовалентное замещение) или отличаться (гетеровалентное замещение). Ниобат натрия (NaNbO₃) является удобной основой для создания сегнетоэлектрических твердых растворов. При легировании его свойства варьируются в широком диапазоне, позволяя создавать функциональные материалы для различных приложений. В работе проведено исследование влияния примеси висмута Bi³⁺ при замещении иона ниобия Nb⁵⁺ на структуру и электрофизические свойства ниобата натрия. Показано, что для таких составов характерно значительное увеличение электропроводности с ростом концентрации примеси, понижение температуры Кюри и изменение зеренной структуры. Концентрация примеси более 10 мол.% приводит к формированию вторичных фаз.
Ключевые слова: ионная проводимость, сегнетоэлектрические твердые растворы, ниобат натрия, диэлектрическая проницаемость

В.П. Безверхний, А.Ю. Гагарина, Е.Н. Муратова, А.И. Максимов, В.А. Мошников
ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: В рамках исследовательской работы методом горячей инжекции были получены неорганические свинец-содержащие галогенидные перовскитные нанокристаллы со структурой CsPbX₃. Легирование нанокристаллов перовскитов осуществлялось растворными методами, в качестве легирующей примеси выступали ионы цинка и индия. Были исследованы спектры фотолюминесценции и спектры оптической плотности полученных коллоидных растворов. Исследования показали, что легирование перовскитных нанокристаллов ионами металлов приводит к усилению фотолюминесценции и сдвигу максимума спектра фотолюминесценции относительно эталонного состава на 4 и 12 нм для бромидов и йодидов соответственно. Также было показано, что величина сдвига не зависит от типа легирующей примеси. При этом отмечается, что в рамках данной работы легирование не приводит к изменению положения края собственного поглощения.
Ключевые слова: перовскиты, солнечная энергетика, нанокристаллы, легирование, оптические свойства

Л.А. Бобрева¹, Р.А. Титов¹, М.В. Смирнов¹, И.В. Бирюкова¹, С.М. Маслобоева¹, А.Ю. Пятышев², Н.В. Сидоров¹, М.Н. Палатников^1
1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр РАН»
² ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН»

Аннотация: Методами спектроскопии инфракрасного поглощения в области валентных колебаний ОН⁻-групп и спектроскопии комбинационного рассеяния света выполнены сравнительные исследования кристаллов двойного легирования LiNbO₃:Er:Zn разного генезиса: кристалла LiNbO₃:Er (0,53 мол.%):Zn(4,02 мол.%), полученного методом твердофазного легирования, и кристалла LiNbO₃:Er (0,75 мол.%):Zn(3,82 мол.%), полученного методом гомогенного легирования. На инфракрасных спектрах поглощения обнаружены небольшие изменения основных параметров полос поглощения с частотами 3483 и 3492 см^-1, что может быть связано с большей концентрацией легирующей примеси цинка в кристалле LiNbO₃:Er (0,53 мол.%):Zn(4,02 мол.%). По изменению параметра полуширины линии с частотой 271 см^-1 в спектрах комбинационного рассеяния света исследованных кристаллов установлено, что кристалл LiNbO3:Er (0,53 мол.%):Zn(4,02 мол.%) обладает более высоким упорядочением структурных единиц катионной подрешётки, по сравнению с кристаллом LiNbO3:Er (0,75 мол.%):Zn(3,82 мол.%).
Ключевые слова: ниобат лития, твердофазное легирование, гомогенное легирование, эрбий, цинк, двойное легирование, комбинационное рассеяние света, комплексные дефекты, инфракрасная спектроскопия

Л.А. Бобрева¹, Р.А. Титов¹, М.В. Смирнов¹, И.В. Бирюкова¹, С.М. Маслобоева¹, А.Ю. Пятышев², О.В. Палатникова¹, Н.В. Сидоров¹, М.Н. Палатников^1
1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ «Кольский научный центр РАН»
² ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН»

Аннотация: Выполнен сравнительный анализ фотолюминесцентных свойств, концентрации ОН^—-групп и оптического качества кристаллов двойного легирования LiNbO₃:Er:Zn, полученных из шихты разного генезиса. В кристалле, полученном методом твердофазного легирования LiNbO₃:Er(0,53 мол.%):Zn(4,02 мол.%), содержание ОН^—-групп выше, чем в кристалле LiNbO₃:Er(0,75 мол.%):Zn(3,82 мол.%), полученном методом гомогенного легирования. Данные изменения происходят вследствие одновременного формирования в структуре кристалла LiNbO₃:Er(0,53 мол.%):Zn(4,02 мол.%) двух видов комплексных дефектов: Zn_Nb^3--OH и V_Li-OH. Показано, что в кристалле LiNbO₃:Er(0,75 мол.%):Zn(3,82 мол.%) наблюдается девиация оптической плотности. Установлено, что фотолюминесценция в видимой области обусловлена излучательными переходами иона Er³⁺ без проявления собственной люминесценции матрицы в исследуемых кристаллов. Для кристалла LiNbO₃:Er:Zn, полученного методом твердофазного легирования, интенсивность люминесценции на 77% выше, чем в кристалле, полученного методом гомогенного легирования, что может быть обусловлено участием ОН^—-групп в передаче энергии между матрицей и ионами Er³⁺.
Ключевые слова: ниобат лития, двойное легирование, фотолюминесценция, гидроксильные группы, редкоземельная и нефоторефрактивная примесь, точечные и комплексные дефекты

Н.Н. Большакова¹, А.И. Иванова¹, Н.Ю. Дружинина², Е.М. Семенова¹, С.С. Шипилов^1
1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
² ФГКВОУ ВО «Военная академия воздушно-космическая обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова» Минобороны РФ

Аннотация: В работе представлены результаты экспериментального исследования диэлектрических и переключательных характеристик исходных и отожженных аланинсодержащих кристаллов группы триглицинсульфатов при комнатной температуре. Приведены результаты измерений и расчета эффективной диэлектрической проницаемости, переключаемой поляризации, коэрцитивного поля и поля смещения, коэффициента униполярности и тангенса угла диэлектрических потерь. Установлено, что для большинства образцов до и после отжига петли диэлектрического гистерезиса униполярны и смещены по оси абсцисс, что свидетельствует о преимущественной ориентации доменов и наличии полей смещения. В результате отжига величины коэрцитивного поля и коэффициента униполярности кристаллов уменьшаются, а переключаемой поляризации возрастают. Показано, что полевые зависимости эффективной диэлектрической проницаемости кристаллов до отжига имеют экстремумы, лежащие в интервале полей (5-7,5)∙10⁴ В∙м^-1, а после их отжига – (5-12)∙10⁴ В∙м^-1.
Ключевые слова: триглицинсульфат, гистерезисные свойства, переключаемая поляризация, диэлектрическая проницаемость

А.М. Гусева, А.И. Синкевич, С.Д. Сметанникова, Е.М. Семенова, Ю.Г. Пастушенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Представлены результаты экспериментального исследования магнитной доменной структуры на базисной плоскости монокристаллов RFe₁₁Ti (R=Y, Gd, Ho, Er) методом магнитно-силовой микроскопии. При комнатной температуре соединения характеризуются магнитокристаллической анизотропией типа «ось легкого намагничивания». На основе данных магнитно-силовой микроскопии определены параметры дополнительных доменов на базисной плоскости образцов. С помощью метода Боденбергера–Хуберта по данным магнитно-силовой микроскопии определены величины поверхностной плотности энергии доменных границ γ для всех составов: YFe₁₁Ti – 4,05 мДж/м², GdFe₁₁Ti – 5,93 мДж/м², HoFe₁₁Ti – 4,97 мДж/м², ErFe₁₁Ti – 2,98 мДж/м². Методом подсчета кубов рассчитаны значения фрактальной размерности DL полей рассеяния доменной структуры на разной высоте от поверхности (0,1 – 9 мкм). D_L на поверхности шлифов имеет значения 2,62 для соединений c R = Y, Gd, Ho и 2,72 – для R=Er. Для всех образцов D_L максимальна вблизи поверхности.
Ключевые слова: редкоземельные интерметаллиды, доменная структура, магнитно- силовая микроскопия, фрактальная размерность

Г.Г. Дунаева, А.Ю. Карпенков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В настоящей работе представлены результаты комплексных исследований, включающих прямой эксперимент и компьютерное моделирование, процессов перемагничивания монокристаллического образца SmCo₅ и феррит-гранатовой пленки (GdBiLu)₃(FeGa)₅O₁₂. Анализ изображений доменной структуры во внешнем магнитном поле обоих образцов позволил построить полевые зависимости намагниченности. Установлено, что полевая зависимость намагниченности феррит-гранатовой пленки совпадает с данными магнитометрии. Для монокристалла SmCo₅ поле насыщения поверхности соответствует полю насыщения, полученному из данных измерений на магнитометре, однако ход полевой зависимости M(H) отличается. Анализ изображений основных доменов монокристалла SmCo₅ во внешнем магнитном поле и компьютерное моделирование показали, что значения полей исчезновения доменной структуры на поверхности пленки, расположенной над монокристаллическим образцом, значительно меньше полей насыщения по данным магнитометрии. Приложение внешнего магнитного поля 0,02 Тл приводит к насыщению всего объема феррит-гранатовой пленки в направлении поля, что не позволяет в дальнейшем наблюдать трансформацию основной доменной структуры объемного образца и ограничивает применимость метода индикаторной пленки.
Ключевые слова: феррит-гранатовая пленка, монокристалл, магнитная доменная структура, эффект Керра, процессы перемагничивания

Д.А. Зерница¹, В.Г. Шепелевич^2
1 УО «Мозырский государственный педагогический университет им. И.П. Шамякина»
² Белорусский государственный университет

Аннотация: Представлены результаты исследований микроструктуры быстрозатвердевшей фольги сплава Sn_55,18Zn_44,50Si_0,23Al_0,09. Проведено исследование фазового состава быстрозатвердевшей фольги. Установлено однородное распределение легирующего кремния и алюминия в олове в виде твёрдого раствора. Выявлено формирование текстуры (100) олова и (1010) цинка, связанное с преимущественным ростом кристаллитов, у которых плотноупакованные плоскости олова и цинка перпендикулярны направлению теплоотвода при кристаллизации. Выполнен анализ структуры и свойств фольги при изотермическом отжиге и естественном старении, с описанием протекающих процессов. Установлено формирование дисперсной структуры вследствие высокой степени переохлаждения жидкой фазы с увеличением степени дисперсности цинка при изотермическом отжиге (средняя хорда d на сечениях фаз цинка составляет 1,24 мкм до термообработки и 0,42 мкм после изотермического отжига в течение 170 мин при 150°С) наряду с неизменностью текстуры при термической обработке. Объяснено изменение микротвёрдости фольги в процессе естественного старения, выраженного образованием большого количества скоплений выделений фаз олова и цинка вследствие их пересыщения, а также армирующим действием легирующих элементов (Si, Al). При термической обработке цинк растворяется в матричной фазе, с уменьшением его объёма, тогда как доля разупрочняющей фазы олова увеличивается, что приводит к снижению микротвёрдости.
Ключевые слова: быстрозатвердевшие структуры, многокомпонентный сплав, цинк, олово, пересыщенный раствор, структура, изотермический отжиг, кремний, алюминий

А.Д. Зигерт, Н.Б. Кузьмин, Е.М. Семенова, А.Ю. Карпенков, А.И. Иванова, Н.Ю. Сдобняков
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: Статья продолжает цикл исследования постоянных магнитов с разными механизмами перемагничивания (механизм зародышеобразования, механизм смещения доменных границ). В данной работе установлена корреляция между магнитными характеристиками постоянных магнитов (Y25 и AlNiCo) и фрактальной размерностью магнитооптических изображений их полей рассеяния. В качестве индикатора использовалась висмутсодержащая феррит-гранатовая плёнка. Показано, что предельные значения фрактальной размерности: 1,76 для ферритового магнита и 1,85 для магнита AlNiCo согласуются с результатами, полученными для магнитов NdFeB (марка N35) и SmCo (марка КС37), как и поведение полевой зависимости фрактальной размерности. Поведение полевой зависимости намагниченности M_mo(H_rev) имеет схожие черты с аналогичной зависимостью, зарегистрированной для постоянного магнита NdFeB (марка N35), но величины размагничивающих полей у образца Y25 намного меньше. В работе обсуждается взаимосвязь механизмов перемагничивания постоянных магнитов с ходом зависимости M_mo(H_rev).
Ключевые слова: постоянные магниты, фрактальная размерность, магнитооптика, зависимость dM(Hrev)/dHrev

В.И. Иванов, А.В. Мяготин
ФГБОУ ВО «Дальневосточный государственный университет путей сообщений»

Аннотация: Проанализирована эффективность записи динамических голограмм в дисперсных жидкофазных средах с высокой концентрацией наночастиц. Оптическая нелинейность среды обусловлена электрострикционными силами, действующими на частицы дисперсной фазы в градиентном световом поле. Массоперенос рассмотрен в случае надтепловых интенсивностях излучения, когда светоиндуцированное изменение концентрации наночастиц больше первоначальной и достигает насыщения. Показано, что при высоких уровнях интенсивности излучения запись динамической голограммы осуществляется в существенно нелинейном режиме, когда фазовая решетка становится несинусоидальной. При этом амплитуда первой гармоники резко возрастает с увеличением интенсивности, что позволяет добиться значительного повышения эффективности записи голограмм. Полученные результаты актуальны для динамической голографии дисперсных жидкофазных сред, а также для оптической диагностики таких сред.
Ключевые слова: электрострикция, кубичная нелинейность, наносуспензия, динамические голограммы, надтепловая интенсивность излучения, оптическая диагностика