Сегнетоэлектричество

Низкотемпературная активация фононов в сегнетоэлектриках

Д. В. Кузенко

Научно-исследовательский институт "Реактивэлектрон", Донецк, Россия

Аннотация: Представлено исследование температурной зависимости диэлектрической проницаемости $\varepsilon(T)$ квантовых сегнетоэлектриков KTaO$_3$ и SrTiO$_3$ и твердого раствора на их основе (SrTiO$_3$)$_{0.85}$ – (KTaO$_3$)$_{0.15}$ 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 $\varepsilon(T)$ имеет экспоненциальный вид. Предполагается, что для KTaO$_3$ и SrTiO$_3$ такие активационные процессы обусловлены температурным возбуждением фононов при приближении к температуре Дебая. Для (SrTiO$_3$)$_{0.85}$ – (KTaO$_3$)$_{0.15}$ отклонение зависимости $\varepsilon(T)$ 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.

Поступила в редакцию: 24.06.2024
Исправленный вариант: 07.07.2024
Принята в печать: 08.07.2024

DOI: 10.61011/FTT.2024.09.58780.167