Вышедшие номера
Home » Физика твердого тела » Год 2025, выпуск 3 » Статья стр. 520
<<<>>>
Построение межатомного потенциала сегнетоэлектрика титаната бария на основе данных температурной зависимости теплоемкости вблизи фазового перехода
Минобрнауки России, Фундаментальные и поисковые научные исследования, 123121500051-7
Кузенко Д.В. 1
1Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Научно-исследовательский институт "Реактивэлектрон", Донецк, Россия
Email: danil.kuzenko.84@yandex.ru
Поступила в редакцию: 21 марта 2025 г.
В окончательной редакции: 28 марта 2025 г.
Принята к печати: 29 марта 2025 г.
Выставление онлайн: 23 апреля 2025 г.
PDF версия
В статье представлены результаты исследования температурной зависимости теплоемкости сегнетоэлектрика BaTiO3 в окрестности фазового перехода с целью построения межатомного потенциала. Введен эффективный межатомный потенциал для учета типа химической связи (ковалентной для Ti-O или ионной для Ba-O связи). Для оценки корректности выбора эффективного потенциала предложено проводить расчет энтальпии фазового перехода с учетом наличия нескольких активационных процессов в окрестности фазового перехода. Установлено наличие двух активационных процессов при приближении к температуре Кюри в сегнетоэлектрической фазе с энергиями активации U. Первый обусловлен движением кислородных вакансий (U1=0.99 eV). Второй начинается при критической температуре Tcrit. (на 5 K ниже температуры Кюри TC) и связан с электрон-фононным взаимодействием при наличии электронного орбитального вырождения и смешивания электронных зон 2p-состояний O с d-состояниями Ti (U2=2.46 eV). Активационный процесс в параэлектрической фазе (U3=2.87 eV) связывается с релаксаций структуры после изменения симметрии кристаллической решетки. Полученные результаты обсуждаются в рамках вибронной теории сегнетоэлектричества, учитывающей эффект (или псевдо-эффект) Яна-Теллера. Ключевые слова: теплоемкость, титанат бария, межатомный потенциал, энтропия, фазовый переход, сегнетоэлектрик, энергия активации.
  1. Г.А. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, М.С. Шур. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Наука, Л. (1971). 476 с
  2. В.Г. Вакс. Введение в микроскопическую теорию сегнетоэлектриков. Наука, М. (1973). 328 с
  3. I. Hatta, A. Ikushima. J. Phys. Soc. Jpn. 41, 2, 558 (1976)
  4. J. You, G. Li, S. Zhang, X. Zhang, J. Luo, M. Rao, Z. Peng. J. Alloys Compd. 882, 160641 (2021)
  5. H.-Y. Zhang, Z.-Y. Zeng, Y.-Q. Zhao, Q. Lu, Y. Cheng. Z. Naturforsch. A 71, 8, 759 (2016)
  6. A. Belboukhari, S.A. Saghir, A. Bakak, S. El-Jallal, K.A. Bentaleb, M.A. Koumina, D. Mezzane, Y. Gagou. J. Adv. Dielectr. 15, 2, 2450020 (2025)
  7. M. Ivliev, K. Andryushin. J. Adv. Dielectr. 15, 2, 2450019 (2025)
  8. T.A. Colson, M.J.S. Spencer, I. Yarovsky. Comput. Mater. Sci. 34, 2, 157 (2005)
  9. C.L. Freeman, J.A. Dawson, H.-R. Chen, J.H. Harding, L.-B. Ben, D.C. Sinclair. J. Mater. Chem. 21, 13, 4861 (2011)
  10. Q. You, S. Gu, X. Gou. Materials 16, 2043 (2023)
  11. S. Piskunov, E.A. Kotomin, E. Heifets, J. Maier, R.I. Eglitis, G. Borstel. Surf. Sci. 575, 1-2, 75 (2005)
  12. В.П. Жуков, Е.В. Чулков. ФТТ 64, 12, 1891 (2022)
  13. R.E. Cohen. Nature 358, 6382, 136 (1992)
  14. N. Choudhury, E.J. Walter, A.I. Kolesnikov, C.-K. Loong. Phys. Rev. B 77, 134111 (2008)
  15. S. Saha, T.P. Sinha, A. Mookerjee. Phys. Rev. B 62, 13, 8828 (2000)
  16. P. Ghosez, E. Cockayne, U.V. Waghmare, K.M. Rabe. Phys. Rev. B 60, 2, 836 (1999)
  17. И.М. Лифшиц. ЖЭТФ 26, 5, 551 (1954)
  18. В.И. Иверонова, А.Н. Тихонов, П.Н. Заикин, А.П. Звягина. ФТТ 8, 12, 3459 (1966)
  19. Е.А. Михалёва, И.Н. Флёров, М.В. Горев, М.С. Молокеев, А.В. Черепахин, А.В. Карташев, Н.В. Михашенок, К.А. Саблина. ФТТ 54, 9, 1719 (2012)
  20. С.Н. Каллаев, З.М. Омаров, А.Г. Бакмаев, К. Абдулвахидов. ФТТ 55, 5, 1011 (2013)
  21. Р.Г. Митаров, С.Н. Каллаев, З.М. Омаров, К.Г. Абдулвахидов. ФТТ 65, 2, 361 (2023)
  22. W.L. Warren, K. Vanheusden, D. Dimos, G.E. Pike, B.A. Tuttle. J. Am. Ceram. Soc. 79, 2, 536 (1996)
  23. B. Sundarakannan, K. Kakimoto, H. Ohsato. J. Appl. Phys. 94, 8, 5182 (2003)
  24. Д.В. Кузенко. Известия РАН. Сер. физическая 88, 5, 46 (2024)
  25. N. Kristoffel, P. Konsin. Ferroelectrics 6, 1, 2 (1973)
  26. I.B. Bersuker, B.G. Vekhter. Ferroelectrics 19, 1, 137 (1978)
  27. I.B. Bersuker. Ferroelectrics 536, 1, 1 (2018)
  28. A. Bussmann, H. Bilz, R. Roenspiess, K. Schwarz. Ferroelectrics 25, 1, 343 (1980)
  29. Н.Н. Кристофель, П.И. Консин. УФН 120, 3, 507 (1976)
  30. B. Cheng, M. Ceriotti. Phys. Rev. B 97, 5, 054102 (2018)
  31. W.A. Harrison. The Theory of Interatomic Potentials in Solids. Interatomic Potentials and Simulation of Lattice Defects (ed. by P.G. Gehlen et al.). Plenum Press, N.Y.--L. (1972). P. 69.
  32. В.С. Урусов, Н.Н. Еремин. Атомистическое компьютерное моделирование структуры и свойств неорганических кристаллов и минералов, их дефектов и твердых растворов. ГЕОС, М. (2012). 448 с
  33. R.A. Buckingham. Proc. R. Soc. A: Math. Phys. Eng. Sci. 168, 264 (1938)
  34. P.M. Morse. Phys. Rev. 34, 57 (1929).

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.

Учредители

Издатель

© 2025 Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Powered by webapplicationthemes.com - High quality HTML Theme