WEB-ресурс научно-практических конференций

К.ф.-м.н. Н епочатенко В.А. , к.ф.-м.н. Розумнюк В.Т., к.ф.-м.н. Шевченко Р.Л., Непочатенко И.А.

Белоцерковский национальный аграрный университет, Украина

ДВОЙНИКОВАНИЕ НА ФАЗОВЫХ ГРАНИЦАХ ПРИ СТРУКТУРНЫХ ФАЗОВЫХ ПЕРЕХОДАХ В СЕГНЕТОЭЛАСТИКАХ

В настоящей работе рассмотрен вопрос о причинах двойникования при полиморфных фазовых переходах первого рода. Ройтбурдом А. Л. показа- но, что на фазовых границах должно выполняться условие согласования дисторсий [1]. Рассмотрим как влияет степень ориентационного согласования фаз на доменную структуру чистых сегнетоэластиков.

Согласно [2; 3] при формировании как бесструктурных, так и сложных фазовых границ возникает поворот i -го ориентационного состояния низкосимметричной фазы относительно парафазы, который будем характеризовать вектором Гиббса G _fi :

G _{f i} = g ₁ e ₁ + g ₂ e ₂ + g ₃ e ₃ , (1)

где направляющие косинусы положительной оси вращения, угол поворота.

Компоненты этого вектора можно получить из уравнений плоской фазовой границы в системе координат (СК) двух фаз – ориентацию оси из векторного, а угол поворота из скалярного произведения нормалей к плоскости фазовой границы, определенной в двух СК.

Согласно [4] каждое возможное i -е ориентационное состояние характеризуется структурным параметром спонтанного поворота сегнетофазы относительно парафазы, обусловленного смешениями атомов и поворотами групп атомов при изменении спонтанной деформации. Спонтанному повороту соответствует вектор Гиббса G _{s i} , компоненты которого можно определить из уравнений доменных стенок в двух СК (сегнетофазы и парафазы) [5].

Степень ориентационного соответствия фаз при фазовом переходе будем характеризовать величиной модуля разности векторов Гиббса

, (2)

где G _si – вектор, соответствующий спонтанному повороту при температуре фазового перехода.

Согласно [6] каждое возможное ориентационное состояние формирует- ся фазовой границей только одной, определенной ориентации, для которой будет минимальным, но не равным нулю. Следовательно, на плоской фазовой границе существует ориентационное несоответствие фаз, что приводит к возникновению механических напряжений, пропорцио- нальных размеру фазовой границы. При фазовом переходе из парафазы в сегнетофазу в идеальном кристалле все возможные плоские фазовые границы, соответствующие симметрии парафазы, являются энергетически эквивалентными. Поэтому механические напряжения индуцируют процесс двойникования на межфазной границе, что приводит к релаксации этих напряжений, а фазовая граница становится зубчатообразной, плоские участки которой соответствуют каждому ориентационному состоянию. Максимальный размер плоского участка фазовой границы зависит от степени ориентационного несоответствия фаз (величины ). При больших значения индуцируется многократное двойникование, которое приводит к формированию мелкодисперсной доменной структуры, и возможно разрушение монокристалла. При фазовом переходе второго рода в сегнетоэластиках должна формироваться монодоменная структура, поскольку Данный вывод подтверждается экспериментальными исследованиями формирования доменных структур. На рис.1 показаны микрофотографии доменных структур изоструктурных сегнетоэластиков и , которым соответствуют в 5 раз отличающиеся значения ( ;3,6 [3]). В сегнетоэластике образуется монодоменное состояние, поскольку в этом кристалле реализуется структурный фазовый переход второго рода.

а б 0,1мм

Рис.1. Доменная структура (а) и (б).

Таким образом, основной причиной формирования полидоменной структуры в сегнетоэластиках является наличие ориентационного несоответствия фаз при структурных фазовых переходах первого рода, что приводит к двойникованию на межфазных границах.

Список использованных источников:

1. Ройтбурд А. Л. УФН. 113, 69 (1974).

2. В. А. Непочатенко, И. А. Непочатенко. Укр. Физ. Журн. 50, 64 (2005).

3 В. А. Непочатенко. Укр. фіз. журн. 53, 1 08 7 (2008).

4. В. А. Непочатенко. Кристаллография. 50, 847 (2005).

5. В. А. Непочатенко, А.Ю. Кудзин. ФТТ. 48, 1071 (2006).

6. В. А. Непочатенко. Нано- и микросистемная техника. №4, 24 (2008).