hrvatski

Polarizacijska dinamika u feroelektricima KDP i DKDP prema proširenom modelu jakog vezanja dipola i vodikove veze

Feroelektrik KDP, KH2PO4, pokazuje veliki izotopni efekt u kritičnoj temperaturi Tc pri zamjeni H sa D. Uz uzrok tog efekta, problem predstavlja i pitanje je li fazni prijelaz pomačnog ("displacive") ili red-nered ("order-disorder") tipa, odnosno je li "mekani" mod oscilatorni mod čija frekvencija isčezava na Tc ili relaksacijski mod čije se vrijeme relaksacije kritično povećava približavanjem Tc. Središnji vrh iz optičkih mjerenja odgovara "mekanom" modu i moguće ga je opisati unutar obje slike, tako da pitanje tipa faznog prijelaza ostaje otvoreno. Prvobitno objašnjenje uzroka izotopnog efekta pomoću tuneliranja H i D unutar vodikove veze vodi na postojanje oscilatornog "mekanog" moda, odnosno na pomačni tip faznog prijelaza. Iako je model tuneliranja općeprihvaćen za feroelektrike KDP-tipa, mnogi njegovi rezultati nisu u skladu s eksperimentom. Nedavno je predložen model za KDP bez tuneliranja, temeljen na jakom vezanju PO4-dipola uzduž feroelektrične osi c i okolnih vodikovih veza [1]. Iako model preko razlike u osnovnim energijama H i D kvalitativno objašnjava veliki izotopni efekt u Tc, on je proširen uvođenjem komponenti dipola okomitih na os c, koje također međudjeluju s vodikovim vezama [2]. Time je poboljšana vrijednost Tc za DKDP, KD2PO4, i kvalitativno reproducirana anomalija u transverzalnoj dielektričnoj konstanti. Na osnovi klasičnih jednadžbi gibanja dipola iz proširenog modela, provedena je simulacija dinamike longitudinalne (||c) i transverzalne (^c) polarizacije za KDP i DKDP. Mase dipola uzete su takvima da frekvencije dipolnih modova blizu T=0 K odgovaraju najnižim eksperimentalnim frekvencijama. U spektralnoj gustoći fluktuacija longitudinalne polarizacije povećanjem temperature prema Tc, uz očekivani vrh od dipolnog moda, javlja se i naglo raste središnji vrh. U visokotemperaturnoj fazi središnji vrh dominira spektrom i povećava se spuštanjem prema Tc. Taj vrh se s obje strane Tc može opisati kao vrh od kritično usporenog relaksacijskog moda. Spektar fluktuacija transverzalne polarizacije, uz očekivane vrhove, pokazuje i niskofrekventnu anomaliju. Provedena je usporedba tih rezultata s eksperimentom i rasprava. Literatura [1] H. Sugimoto: Phys. Rev. Lett. 67, 1306 (1991). [2] D. Merunka, B. Rakvin: Phys. Rev B 61, 11967 (2000).

feroelektrici; KH2PO4; izotopni efekt; "mekani" mod

nije evidentirano