Optyka faz niewspółmiernych jest nową gałęzią w fizyce ferroelektryków. Chociaż o istnieniu struktur niewspółmiernie modulowanych wiedziano od dawna, dokładnie zbadano je dopiero w ostatnich latach. Ważną rolę odegrał w tym fakt, że początkowo niewspółmierność była zaobserwowana i badana w układach magnetycznych o uporządkowaniu śrubowym [1] i w kryształach z falami gęstości ładunku [2]. Materiały te są nieprzezroczyste w widzialnym obszarze widma, co uniemożliwia ich badania optyczne.
Duże możliwości pomiarów optycznych pojawiły się po zaobserwowaniu faz niewspółmiernych w licznej grupie kryształów dielektrycznych i półprzewodnikowych typu A2MX4. Pierwszymi badanymi kryształami tej grupy okazały się selenian potasu (K2Se04) i fluoroberylian amonu ((NH4)2BeF4). Prace nad ich syntezą, hodowlą i badania ich struktury prowadzone są przez liczne zespoły. Pomiary dielektryczne i akustyczne pozwoliły zaobserwować cały szereg zjawisk i efektów charakterystycznych tylko dla faz niewspółmiernych takich jak: globalna histereza, kinetyka, pamięć termiczna i inne. Dla faz niewspółmiernych zaobserwowano bardzo silne zmiany widm jądrowego rezonansu kwadrupolowego (NQR). Podczas tych pomiarów otrzymujemy ważną informację o temperaturowych i czasowych zależnościach przestrzennej modulacji, a także o ewolucji struktury solitonowej. Podczas badania subtelnych efektów obserwowanych w fazach niewspółmiernych niezastąpione okazały się metody optyczne. szczególności badania spektralne dały informacje o dynamice procesów i charakterze oddziaływań.
Bardziej dokładnie wszystkie te problemy będą omówione w rozdziale pierwszym. Tutaj tylko zauważmy, że na podstawie dużej liczby prac eksperymentalnych i teoretycznych w początku lat 80. , została określona symetria, parametry sieci, a także temperaturowe zależności parametru niewspółmierności w kryształach z nadstrukturami. Do tych czasów odnoszą się opracowania teoretyczne i badania krystalochemiczne, a także pojawienie się obszernych przeglądów i monografii [3-6]. Podsumowanie aktualnego stanu badań zawiera [7].
Z prac tych wynika, że własności fizyczne kryształów niewspółmiernych w znacznym stopniu określają historię próbek. Kryształy te okazały się bardzo czułe na pole elektryczne, ciśnienie hydrostatyczne, a także na pojawiające się w nich defekty. Systematycznych badań w tym kierunku nie prowadzono, a pomiary zrealizowane na licznych próbkach dawały niekiedy przeciwstawne rezultaty.
Spis treści:
Wykaz skrótów
Wykaz najważniejszych oznaczeń
WPROWADZENIE
1. WSTĘP DO FIZYKI FAZ NIEWSPÓŁMIERNYCH
1.1. Opis termodynamiczny
1.2. Eksperymentalne badanie wektora falowego k
1.3. Struktura solitonowa
1.4. Drgania o niskich częstotliwościach
1.5. Struktura i przejścia fazowe kryształów typu A2MX4
2. OSOBLIWOŚCI WZROSTU KRYSZTAŁÓW A2MX4 I METODY ICH BADANIA
2.1. Wzrost kryształów i ich orientacja
2.2. Określanie dwójłomności i aktywności optycznej
2.3. Badania spektralne
2.4. Badania optyczno-polaryzacyjne
2.5. Stabilizacja i sterowanie temperaturą
2.6. Pomiary koncentracji domieszek
3. WŁASNOŚCI ELEKTRONOWE FAZ MODULOWANYCH
3.1. Temperaturowe zależności parametrów indykatrysy optycznej
3.2. Konfiguracje elektronowe jonów M2+
3.3. Oddziaływania elektronowo-fononowe
4. EFEKTY WZAJEMNYCH ODDZIAŁYWAŃ FALI NIEWSPÓŁMIERNEJ MODULACJI Z DEFEKTAMI STRUKTURY
4.1. Histereza ogólna
4.2. Zjawiska kinetyczne
4.3. Pamięć termooptyczna
5. STRUKTURY MODULOWANE W POLACH ELEKTRYCZNYCH I MECHANICZNYCH
5.1. Dwójłomność resztkowa
5.2. Efekt piezooptyczny
5.3. Efekt elektrooptyczny
5.4. Girotropia w polu elektrycznym
5.5. Diagramy fazowe 6j - T
6. EWOLUCJA STRUKTUR POWIERZCHNIOWYCH DLA IZOMORFICZNEGO PODSTAWIENIA
6.1. Niewspółmierne fazy w stałych roztworach [N(CH3)4]2Zn1-xMnxCl4 i domieszkowanych kryształach K2ZnCl4
6.2. Wpływ jonów grupy żelaza na przejścia fazowe kryształów [N(CH3)4]2MCl4
6.3. Optyczne własności nowych struktur w kryształach [N(CH3)4]2ZnBr4, [NHz(CH3)2]2CuCl4 i Cs2HgCl4
6.4. Przejścia fazowe w kryształach [NH2(CH3)2]2ZnCl4 i [NH2(CH3)2]2AlSO4 6H2O
ZAKOŃCZENIE
Dodatek 1. Kolejność przejść fazowych dla wybranych kryształów typu A2MX4
Dodatek 2. Możliwości praktycznych zastosowań kryształów typu AZMX4
1. Nośnik informacji
2. Materiał do zapisu informacji
3. Sposób pomiaru stabilizowanej temperatury w oparciu o efekt pamięci termooptycznej
4. Czujnik temperatury
LITERATURA
SPIS RYSUNKÓW
