Иван Михайлович Шмытько
142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 2
Ivan M. Shmyt’ko
2, ul. Akademika Osipyana, Chernogolovka, Moskovskaya obl., 142432
При анализе атомной структуры моно- и поликристаллических веществ рентгенодифракционными методами используют дифрактометры, источник излучения которых — отпаянные рентгеновские трубки (максимальная потребляемая мощность — 1 – 3 кВт). Спектр излучения трубки определяется материалом анода (обычно это спектрально чистые металлы Cr, Ni, Fe, Cu, Mo, Ag). При этом длины волн характеристического излучения — 0,56 – 2,29 Е. В работе представлены результаты исследования влияния мощности рентгеновского излучения на структуру кристаллов титаната бария. Сравнение дифракционных спектров пластинчатого полидоменного сегнетоэлектрического монокристалла и нанопорошка BaTiO3 (CuKα-излучение) показало, что при увеличении мощности рентгеновского пучка со 100 (5 мА, 20 кВ) до 800 Вт (20 мА, 40 кВ) структура спектров существенно меняется. Так, в случае монокристалла BaTiO3 фиксировали перестройку доменной структуры, а следовательно, и изменение диэлектрических характеристик материала. Перестройка сопровождалась образованием между доменами непрерывных переходных зон, содержащих кубическую фазу. Для нанопорошка BaTiO3 наблюдали изменение структуры в направлении оси спонтанной поляризации c и неизменность структуры — в плоскости a – c. Полученные результаты могут быть использованы при контроле физических свойств сегнетоэлектриков и сегнетоэластиков, в частности, мемристорных характеристик эпитаксиальных пленок на основе YBa2Cu3O7-δ за счет изменения их двойниковой структуры при рентгеновском облучении.
X-ray diffractometers are widely used in studying the atomic structure of mono- and polycrystalline substances. The radiation source of conventional laboratory diffractometers is a soldered x-ray tube with the maximum power consumption 1 – 3 kW. The radiation spectrum of the tube is determined by the anode material (usually, these are spectrally pure metals Cr, Ni, Fe, Cu, Mo, Ag). The wavelengths of the characteristic radiation range within 0.56 – 2.29 Е. We present the results of studying the effect of X-ray radiation power on the structure of barium titanate. Comparison of the diffraction spectra of BaTiO3 (laminar polydomain ferroelectric single crystal and nanopowder samples) showed that the spectrum structure changes significantly with an increase in the power of X-ray beam (CuKα radiation) from 100 (5 mA, 20 kV) to 800 W (20 mA, 40 kV). For example, a rearrangement of the domain structure and, hence, a change in the dielectric characteristics of the material were observed for BaTiO3 single crystal. The rearrangement was accompanied by the formation of continuous transition zones (between domains) containing a cubic phase. As for the BaTiO3 nanopowder, a change in the structure was observed in the direction of the axis of spontaneous polarization c and an invariance of the structure in the plane a – c. The results obtained can be used to control the physical properties of ferroelectric and ferroelastic materials, in particular, the memristor characteristics of epitaxial films based on YBa2Cu3O7–δ due to changes in their twin structure under X-ray irradiation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.