Магнитные и транспортные свойства композитов
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?щественные изменения приходятся на примерно диапазон температур 150-300 К. Мнимая часть диэлектрической проницаемости обнаруживает в этой области максимум. Более того область резкого изменения и положение максимума на зависимости сдвигается с увеличением частоты возбуждающего электрического поля в сторону высоких температур.
Исследование частотных характеристик действительной и мнимой частей комплексной диэлектрической проницаемости при различных температурах. Дисперсионное поведение диэлектрической константы характеризуется почти постоянной величиной при низких частотах и быстрым уменьшением величины проницаемости при движении в сторону высоких частот, которое сопровождается пиком потерь на зависимости мнимой части диэлектрической проницаемости . Описанное выше поведение частотных и температурных зависимостей и является характерным для релаксационных процессов. Эти процессы могут быть связаны либо с переориентацией электрических диполей, либо с переносом заряда между неэквивалентными позициями в кристаллической решетке материала, что в некотором смысле эквивалентно переориентации электрических диполей. Положение аномалии и обусловлено характерным временем релаксации рассматриваемой подсистемы.
Феноменологически релаксационное поведение диэлектрического отклика описывается в рамках обобщенной модели Дебая, которая дает следующее выражение для частотной зависимости диэлектрической константы:
(3.2)
Здесь и - величины диэлектрических констант в пределе низкой и высокой частоты, соответственно; - частота электрического поля; - характерное время релаксации. Параметр характеризует уширение Дебаевской релаксации за счет уширения функции распределения времен релаксации. Использование выражения (3.2) для анализа экспериментальных данных позволяет определить характерные времена релаксации. Параметр характеризует уширение Дебаевской релаксации за счет уширения функции распределения времен релаксации. Используя закон Аррениуса и значения времен релаксации для разных температур, можно определить и характерные энергии активации - средние высоты потенциальных барьеров для процессов переориентации электрических диполей.
Когда речь идет о материалах манганитов, как в нашем случае, то характерное релаксационное поведение приписывается, как правило, электронному переносу между локализованными ионами марганца с различной валентностью (Mn3+/Mn4+). Подход с позиций Дебаевской релаксации позволяет оценить энергию активации для переноса заряда - величину потенциального барьера, который необходимо преодолеть заряду при переходе между двумя эквивалентными позициями в решетке кристалла.
Понятно, что обсуждаемая нами выше особенность должна наблюдаться и в номинально чистом поликристалле манганита, и в композитах. Действительно, наличие особенности прослеживается и для композитов состава (100-x) [(La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3] - x[PbTiO3] c x = 10 и 12 %, см. Рис. 3.15 и Рис. 3.16. Хотя здесь мы можем говорить лишь о качественном совпадении. Для композитов , как и в случае номинально чистого состава, уменьшается при понижении температуры, большее абсолютное значение величин может быть связано либо с наличием существенного объема сегнетоэлектрической фазы, либо с изменением микроструктуры при переходе от поликристаллического (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 к композиционным материалам. Хорошо известно, например, что в случае гранулированных материалов, представляющих собой проводящие гранулы с диэлектрическими границами огромный вклад в диэлектрические константы может быть обусловлен туннельными контактами между гранулами, поскольку такие контакты обладают огромной емкостью. Дополнительный вклад в емкость контактов будет связана с сегнетоэлектрической природой диэлектрических прослоек между проводящими гранулами. В нашем случае мы можем ожидать именно такой сценарий при добавлении сегнетоэлектрической фазы PbTiO3. Заметим, что на зависимостях для также хорошо просматриваются особенности, наблюдаемые и для чистого манганита. Это хорошо видно, например, на температурной зависимости для частоты .
Далее важно отметить, что обнаруживается и существенные, принципиальные различия в поведении диэлектрических свойств для чистого манганита и композитов. Помимо самой величины к различиям следует отнести хорошо заметные изломы на зависимостях от температуры для композитов. В случае поликристаллического (La0.5Eu0.5)0.7Pb0.3MnO3 образца зависимость является гладкой. На температурных зависимостях в тех же температурных диапазонах наблюдаются ярко выраженные широкие максимумы. Причем с увеличением частоты переменного электрического поля максимумы существенно уширяются и сдвигаются в сторону высоких температур. Такое характерное поведение и опять позволяет говорить о наличии релаксационного процесса Дебаевского типа. Исследование частотных характеристик и при различных температурах (см. Рис. 3.16) подтверждают это предположение.
С какими физическими процессами могут быть связаны аномалии, которые наблюдаются только в композитах, и не наблюдаются в чистом поликристаллическом образце. Вполне разумно связать наличие аномалий с наличием фазы сегнетоэлектрика PbTiO3. Характерное время релаксации тогда будет обусловлено механизмом переориентации электрических дипольных моментов сегнетоэлектрика. Наличие широких Дебаевских максимумов и изменение их ширины с изменением температуры можно объяснить, ис?/p>