Колонка редактора

В.В. Иванов, О.В. Малышкина, И.Л. Кислова, А.И. Иванова, А.В. Солнышкин
ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Аннотация: В работе проведено сравнительное исследование структуры поверхности керамики титаната бария-стронция Ba_1-xSr_xTiO₃ различных составов (x = 0,1; 0,2; 0,25; 0,3; 0,4 и 0,5) и диэлектрических характеристик образцов в широком температурном интервале. Установлено, что с увеличением содержания стронция наблюдается уменьшение плотности керамических образцов. Повышение содержания стронция в составе исследуемой керамики приводит к уменьшению среднего размера зерна на порядок, а мелких зерен с 2 мкм до 200 нм. Для всех исследуемых образцов керамики титаната бария-стронция наблюдается отклонение элементного состава от стехиометрического. Наиболее близким по значениям молярного содержания элементов к стехиометрическому составу, является состав образцов Ba_0,75Sr_0,25TiO₃. Обнаружено, что образцы данного состава обладают наибольшим значением диэлектрической проницаемости при комнатной температуре. Температурные исследования диэлектрической проницаемости показали существование двух максимумов: при температуре 130 оС, соответствующей температуре Кюри чистой керамики титаната бария, и при более низких температурах в интервале от 10 до 100 оС, в зависимости от содержания стронция. Низкотемпературный максимум ε соответствует размытому переходу твердого раствора Ba_1-xSr_xTiO₃, релаксорные свойства которого подтверждаются отклонением температурной зависимости ε от закона Кюри–Вейсса. Наиболее выраженным релаксорным поведением обладают образцы состава Ba_0,75Sr_0,25TiO₃.
Ключевые слова: пьезоэлектрическая керамика титанат бария-стронция, бессвинцовые материалы, структура зерен, диэлектрическая проницаемость

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

Аннотация: В данной работе с использованием комплекса экспериментальных методик и специализированного программного обеспечения проведено исследование висмутсодержащих феррит-гранатовых плёнок различной толщины и с различным стехиометрическим составом, выращенных на подложках из гадолиний-галлиевого граната. Методом оптической магнитометрии получены предельные петли магнитного гистерезиса для дефектных и бездефектных участков пленок. Также получены полевые зависимости фрактальной размерности магнитооптических изображений. Фрактальная размерность определялась методом подсчета кубов. Для различных составов и толщин висмутсодержащих феррит-гранатовых плёнок были получены диапазоны изменения фрактальной размерности. Проанализировано взаимное поведение полевых зависимостей фрактальной размерности и первой производной намагниченности по полю dM(H)/dH. Установлены характерные особенности поведения первой производной намагниченности по полю dM(H)/dH при изменении толщины пленки, а также для дефектных и бездефектных участков пленок.
Ключевые слова: магнитные пленки, феррит-гранат, объемные дефекты, доменная структура, фрактальная размерность, зависимость dM(H)/dH

И.Н. Ефремов, С.М. Маслобоева, И.В. Бирюкова, Н.А. Теплякова, М.Н. Палатников
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

Аннотация: Получение оптических материалов на основе ниобата лития с контролируемыми оптическими свойствами является важной задачей современного материаловедения. До настоящего времени не решена проблема получения сильно легированных кристаллов LiNbO₃ оптического качества с макроскопически однородным распределением примеси. В данной работе проведен сравнительный анализ исследований акустических, оптических и фоторефрактивных свойств монокристаллов ниобата лития LiNbO₃:Zn, полученных способами прямого и гомогенного легирования из расплавов с концентрациями 5,38-9,0 мол.% Zn. Использованы методы: пьезоакустики, фотоиндуцированного рассеяния света и лазерной коноскопии. Определены значения статического пьезоэлектрического модуля, в соответствии с которыми все кристаллы являются монодоменными. Исследования кристаллов подтвердили отсутствие в них фоторефрактивного эффекта. Установлено, что кристаллы LiNbO₃:Zn, выращенные на основе метода гомогенного легирования с концентрациями в расплаве 6,8-9,0 мол.% Zn, характеризуются наибольшей структурной и оптической однородностью, что представляет интерес для технологии выращивания методом Чохральского крупногабаритных легированных цинком кристаллов ниобата лития.
Ключевые слова: ниобат лития, легирование цинком, монокристалл, статический пьезомодуль, фотоиндуцированное рассеяние света, лазерная коноскопия, оптическая однородность

А.П. Букреев, Е.Н. Муратова, В.А. Мошников
«СанктПетербургский государственный электротехнический университет имени В.И. Ульянова (Ленина)»

Аннотация: Гибридные галогенидные перовскиты состава ABX₃ являются перспективные материалы для использования в оптоэлектронике и фотовольтаике. Для повышения эффективности работы структур на основе перовскита актуальной задачей становится имитация в лабораторных условиях влияние среды на структуры, облучение их различными заряженными частицами. В работе рассмотрены возможные варианты облучения пленок структуры перовскита различными заряженными частицами, такими как альфа- и гамма частицы, протоны и электроны, а также оценено влияние этих процессов на свойства и области применения таких структур. Результаты исследований показали, что пленки на основе перовскитов (например, CsPbBr₃) имеют очень быстрый отклик (τ ∼5 нс) на облучении их как альфа-частицами (с энергией ∼5 МэВ), так и протонами. При этом обладают возможностью полного восстановления до исходных условий через несколько сотен миллисекунд после прекращения облучения. Показано, что органо-неорганические гибридные перовскиты более чувствительны к воздействию электронного пучка по сравнению с неорганическими. Увеличение дозы гамма-облучения приводит к уменьшению ширины запрещенной зоны (с 2,35 до 2,14 эВ), смещению пики фотолюминесценции в сторону более длинных волн, уменьшению сопротивления границ зерен. Влияние дозы гамма-излучения на свойства делает тонкие пленки перовскитов весьма полезными в качестве сенсорных материалов.
Ключевые слова: перовскиты, облучение, заряженные частицы, солнечная энергетика, фотолюминесценция, ионные пучки, детекторы

Н.Н. Большакова¹, Н.Ю. Дружинина², А.И. Иванова¹, Д.А. Иванов¹, Е.М. Семенова^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 исследования гистерезисных свойств твёрдых растворов 24% Pb(In_1/2Nb_1/2)O₃ – 49% Pb(Mg_1/3Nb_2/3)O₃ – 27% PbTiO₃, полученные при регистрации петель диэлектрического гистерезиса и температурных зависимостей переключаемой поляризации. Экспериментально установлено, что при T = 293 K и напряженностях переполяризующего поля E = (140 – 301)·10³ В·м^-1 происходит лишь частичное переключение кристалла. В поле 271·10³ В·м^-1 насыщенные петли диэлектрического гистерезиса для кристаллов наблюдаются в двух интервалах температур 373-383 K и 437-440 K. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости и переключаемой поляризации имеют две аномалии, первые из которых соответствуют области фазового перехода кристалла из сегнетоэлектрической ромбоэдрической фазы в тетрагональную. При температуре порядка 450 K кристалл переходит в параэлектрическое состояние. Электронномикроскопические исследования структуры кристаллов показывают, что различные участки поверхности содержат неоднородности, отличающиеся по композиционному контрасту от матрицы, представленной химическими элементами, основной массовый процент которых составляют кислород и свинец. В элементный состав неоднородностей входит также титан.
Ключевые слова: монокристаллический твёрдый раствор, гистерезисные свойства, переключаемая поляризация, диэлектрическая проницаемость, фазовый переход

Л.А. Бобрева¹, Н.В. Сидоров¹, М.Н. Палатников¹, А.Ю. Пятышев^2
1 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»
² ФГБУН «Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук»

Аннотация: Методом спектроскопии ИК-поглощения в области валентных колебаний ОН– -групп исследованы кристаллы LiNbO₃:Tb (0,1 мас.%), LiNbO₃:Tb (0,48 мас.%), LiNbO₃:Tb (2,21 мас.%), выращенные методом Чохральского по технологии прямого легирования шихты конгруэнтного состава. Обнаружено, что при концентрации точечных дефектных центров катионной подрешетки V_Li выше концентрации примесных точечных дефектов Tb_Li в ИК спектре регистрируется полоса поглощения с частотой 3487 см^-1 , связанная с нарушением стехиометрии и образованием комплексного дефекта (V_Li-ОН) в кристаллах LiNbO₃:Tb (0,1 мас.%), LiNbO₃:Tb (0,48 мас.%). Дальнейшее увеличение концентрации легирующей примеси приводит к изменению длины связей О-О, что влияет на длину ОН– -связей и появление новой полосы поглощения с частотой 3493 см^-1, которая соответствует комплексному дефекту (Tb_Li-ОН) в кристалле LiNbO₃. Вследствие неравномерного вхождения примеси в кристалле LiNbO₃:Tb формируются кластеры, которым в спектре соответствуют полосы поглощения с частотой в диапазоне 3100-3403 см^-1 и 3510-3580 см¹.
Ключевые слова: монокристалл, ниобат лития, редкоземельный ион, валентные колебания ОН– –групп, комплексные дефекты

Л.А. Бобрева, Н.В. Сидоров, М.Н. Палатников, А.Н. Гостева
Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева – обособленное подразделение ФГБУН Федерального исследовательского центра «Кольский научный центр Российской академии наук»

Аннотация: Выращены методом Чохральского по технологии прямого легирования шихты конгруэнтного состава нелинейно оптические монокристаллы LiNbO₃:Gd (0,001-0,26 мас.%). Методом ИК-спектроскопии поглощения изучена дефектная структура кристаллов в области валентны колебаний водородных связей. Обнаружено, что в области малых концентраций легирующей примеси гадолиния на ИК-спектре наблюдается уменьшение ширин полос поглощения. Вхождение примеси гадолиния с концентрацией 0,26 мас.% приводит к существенной деформации кислородного октаэдра из-за большого ионного радиуса катиона гадолиния и увеличению длин О-О. На ИК спектре регистрируется новая полоса поглощения с частотой 3488 см^-1, соответствующая комплексному дефекту V_Li-ОН. Расчет объемной концентрации ОН-групп показал наименьшее значение для кристалла LiNbO_3congr, наибольшее для LiNbO₃:Gd (0,005 мас. %), что связано с процессом вхождением легирующей примеси в структуру и увеличением количества точечных дефектных центров V_Li необходимых для компенсации структурного дефекта Gd_Li²⁺.
Ключевые слова: ниобат лития, дефекты, ИК-спектроскопия, водородные связи, комплексные дефекты

Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Аннотация: Исследованы особенности полевой десорбции цезия и бария с поверхности иридиевого острия с двумерными нанокластерами графена на поверхности. Оба адсорбата находятся как на поверхности иридия и углеродных кластеров, так и в интеркалированном состоянии под пленкой графена не плотноупакованных плоскостях кристалла иридия. Полевая десорбция протекает поразному. При увеличении напряженности приложенного электрического поля происходит импульсное удаление адсорбата с поверхности. При дальнейшем усилении поля в случае цезия происходит десорбция атомов адсорбата из интеркалированного состояния. Атомы цезия выходят из-под пленки, диффундируют на поверхность кластера и десорбируются в виде ионов. Атомы бария остаются под графеновой пленкой вплоть до разрушения кластера. Различие механизмов полевой десорбции с графеновых кластеров объясняется наличием второго электрона на валентной оболочке атомов щелочных металлов, который обеспечивает химическую связь адсорбированных атомом между собой и с подложкой. Единственный валентный электрон атомов щелочного металла при адсорбции уходит в металл, и обеспечивает электростатическую связь адсорбата с подложкой и электростатическое отталкивание адатомов между собой.
Ключевые слова: полевая десорбция, кластеры, углерод, иридий, цезий, барий

Д.П. Бернацкий, В.Г. Павлов
ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Аннотация: С помощью метода полевой десорбционной микроскопии исследована десорбция атомов цезия и бария с квазисферической наноструктурированной поверхности полевого эмиттера. Получены зависимости напряженности десорбирующего электрического поля от степени покрытия цезием и барием полевого эмиттера из рения и вольфрама при миграционном равновесии. Миграционное равновесие наступает при определенной температуре эмиттера, когда вследствие поверхностной диффузии происходит перераспределение концентрации адсорбата на различных участках поверхности в зависимости от локальной теплоты испарения адатомов с этих участков. Показано, что при выполнении условия миграционного равновесия на наноструктурированной поверхности полевого эмиттера, на которой имеются плоские низкоиндексные грани кристалла с разной работой выхода, десорбция имеет лавинообразный характер с удалением всего адсорбата. Такое поведение полевой десорбции характерно для атомов щелочных и щелочноземельных металлов, связанное с более резким увеличением работы выхода по сравнению с увеличением энергии испарения атома при уменьшении концентрации адсорбата. В результате происходит уменьшение энергии десорбции иона с лавинообразным увеличением скорости десорбции. Принимая во внимание одинаковое десорбирующее поле на всех участках поверхности, что следует из характеристик Фаулера Нордгейма, в рамках модели сил изображения для полевой десорбции определены теплоты испарения атомов адсорбата на различных участках поверхности с разной работой выхода.
Ключевые слова: полевая десорбционная микроскопия, энергия испарения атома, полевой эмиттер, рений, вольфрам, щелочные и щелочноземельные металлы, миграционное равновесие

Аннотация:
Ключевые слова: