Дифференциальная диэлектрическая спектроскопия
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
Министерство образования республики Беларусь
Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина
Кафедра общей физики
Курсовая работа
Дифференциальная диэлектрическая спектроскопия
Брест 2012
Содержание
Введение
1. Диэлектрическая спектроскопия кристаллов
2. Кристаллическая структура перовскита
3. Диэлектрическая проницаемость
4. Диэлектрические и оптические функции
Заключение
Литература
Введение
Современное развитие микро- и оптоэлектроники требует создания новых материалов с широким диапазоном физических свойств. Актуальной является задача синтезирования и исследования веществ с повышенным взаимодействием магнитной и электрической подсистем, позволяющих создавать устройства на их основе, обладающие принципиально новыми функциональными возможностями. Большое место в физике конденсированного состояния занимают исследования взаимодействия различных подсистем твердого тела друг с другом. В последнее время резко возрос интерес к материалам, демонстрирующим одновременное существование электрического и магнитного упорядочения.
Существует всего лишь несколько однофазных материалов, которые одновременно обладают сильными электрическими и магнитными свойствами. Композиты, содержащие как электрические, так и магнитные материалы, могут быть изготовлены, но это достаточно трудная задача, поскольку для этого оба типа материалов должны иметь совместимые структуры решеток и эффективно взаимодействовать друг с другом. Перспективными исходными компонентами, используемыми для получения таких материалов, являются сильномагнитные ионные кристаллы со структурой перовскита.
Сведения о температурных и частотных зависимостях диэлектрических свойств перовскитов позволяют получить представление о значениях вкладов в диэлектрическую проницаемость, связанных с упругими смещениями атомных электронов и упругими колебаниями ионов около положения равновесия. Они дают возможность строить полуэмпирические модели расчётов соответствующих величин на основании заданного состава кристаллов и электронной структуры атомов. Постановка и решение подобного рода задачи представляются актуальными и имеющими важное практическое значение, в частности, при синтезе новых материалов с заданными свойствами. Несомненный интерес представляет решение задач физики прозрачности магнитных оксидов, теории взаимодействия их магнитной и электронной подсистем, а также изучение механизмов формирования диэлектрического отклика для различных частотных диапазонов.
Взаимодействие между магнитными и диэлектрическими свойствами - интригующий предмет, который был уже обсужден Пьером Кюри в 1894 году. Так, магнитоэлектрические эффекты были предметом обширных исследований в течение 1960-ых. Позже, способность управлять диэлектрическими свойствами через магнитное поле и наоборот возобновила интерес к этим материалам.
Связь между электрическими и магнитными свойствами особенно интересна в перовскитных материалах, которые представляют одновременно два из трёх типов упорядочений: магнитного, электрического и механического. Сегнетоэлектрические и антиферромагнитные свойства BiFeO3 (BFO) были известны в течение долгого времени, и возможность создания устройств, работающих при комнатной температуре, дала новый взрыв ферриту висмута. Сосуществование сегнетоэлектричества и антиферромагнетизма при комнатной температуре делает BFO одним из самых интересных мультиферроиков (класс кристаллических твердых тел, в которых сосуществуют хотя бы два из трех параметров порядка: магнитного, электрического или механического).
Цели работы:
) Исследование оптических и дифференциальных свойств мультиферроиков, а также изучение решёточных оптических спектров кристаллов со структурой перовскита.
При этом решались следующие задачи:
.Обработка спектров коэффициента отражения и восстановление диэлектрических функций феррита висмута;
2.Моделирование коэффициента отражения феррита висмута.
1. Диэлектрическая спектроскопия кристаллов
Спектроскопия кристаллов - раздел спектроскопии, посвященный изучению квантовых переходов в системе уровней энергии кристаллических тел и сопутствующих им физических явлений. Спектроскопия кристаллов - важный источник информации о свойствах и строения кристаллов. Её теоретической основой является квантовая теория твёрдого тела. В спектроскопии кристаллов широко используется теория групп, которая позволяет учесть свойства симметрии кристаллов, то есть установить симметрию волновых функций для энергетических уровней и найти Отбора правила для разрешенных переходов между ними. Для спектроскопии кристаллов характерно разнообразие экспериментальных методов, включающих использование низких температур, лазеров (как источников возбуждения), фотоэлектрического счёта фотонов, модуляционных методов регистрации спектров, синхротронного излучения и так далее.
Многообразие в кристалле частиц и квазичастиц с сильно различающимися характерными энергиями обусловливает поглощение и испускание квантов электромагнитной энергии в широком диапазоне частот от радиово