Нелинейные квантовые явления при поляризации нанометровых слоев протонных полупроводников и диэлектриков
УДК 534.014.5
Аннотация
Исследуется влияние структуры и параметров вырожденного квазидискретного энергетического спектра релаксаторов (протонов) на механизм нелинейной квантовой диффузионной поляризации в наноразмер-ных слоях кристаллов водородными связями (КВС) в широком диапазоне варьирования параметров полей (100 кВ/м - 1000 МВ/м) и температур (0-1550 К). Температурная зависимость квантовой прозрачности параболического потенциального барьера для протонов рассчитывается с помощью квантового канонического распределения Гиббса с учетом зонной структуры энергетического спектра протонов, двигающихся в одномерном потенциальном поле кристаллической решетки (в одномерном поле водородной связи) и не взаимодействующих между собой (идеальный протонный газ, находящийся в равновесии с анионной подреткой). Учтено влияние «нулевых» колебаний протонов на температурные зависимости кинетических коэффицентов протонной подсистемы в КВС. Обнаружено, что туннелирование протонов продолжает определенным образом сказываться на кинетике нелинейной объемно-зарядовой поляризации в КВС и в области высоких (150-550 К) и сверхвысоких (550-1550 К) температур при толщинах кристаллических слоев от 1 до 10 нм. Результаты теоретических исследований в перспективе найдут применение при прогнозировании свойств сегнетоэлектриков класса КВС (KDP, DKDP) и при исследованиях нелинейных оптических эффектов второго порядка для техники фемптосекундных лазеров.
Скачивания
Metrics
Литература
Калытка В.А. Нелинейные кинетические явления при поляризации твердых диэлектриков // Вестник Московского гос. областного ун-та (МГОУ). Серия : Физика-математика. 2018. № 2. DOI: 10.18384/2310-7251-2018-2-61-75.
Трюхан Т.А., Стукова Е.В., Барышников С.В. Диэлектрические свойства триглицинсульфата в пористых матрицах // Известия Самарского научного центра РАН. Серия : Физика и электроника. 2010. Т. 12. № 4.
Абрикосов А.А. Резонансное туннелирование в высокотемпературных сверхпроводниках // Успехи физических наук. 1998. Т. 168. № 6.
Зюбина Т. С., Шилов Г.В., Добровольский Ю.А., Леонова Л.С., Мебель А.М. Моделирование протонного транспорта в ортоиодной и ортотеллуровой кислотах и их солях // Электрохимия. 2003. T. 39. № 4.
Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика. М., 1991.
Анненков Ю.М., Ивашутенко А.С., Власов И.В., Кабышев А.В. Электрические свойства корундо-циркониевой керамики // Известия Томского политехнического ун-та. 2005. Т. 308. № 7.
Ярославцев А.Б. Протонная проводимость неорганических гидратов // Успехи химии. 1994. Т. 5. № 63.
Timofeeva N.I., Demin A.K. Modelling of SOFC Operation in Variable Regime // In 1-st European Solid Oxide Fuel Cell Forum / U. Bossel, Editor. Gottingen, 1994.
Пальгуев С.Ф. Высокотемпературные протонные твердые электролиты. Екатеринбург, 1998.
Лебедев Н.Г., Белоненко М.Б. Строение и электронная структура сегнетоэлектриков KDP-типа // Вестник Волгоградского гос. ун-та. Серия : Математика-физика. 1997. № 2.
Белоненко М.Б. Особенности нелинейной динамики лазерного импульса в фоторефрактивном сегнетоэлектрике с водородными связями // Квантовая электроника. 1998. Т. 25. № 3.
Левин А.А., Долин С.П., Зайцев А.Р. Распределение заряда, поляризация и свойства сегнетоэлектриков типа КНР24O (KDP) // Химическая физика. 1996. Т. 15.
Capasso F., Sen S., Beltram F., Cho A.Y.. Resonant Tunnelling and Superlattice Devices: Physics and Circuits// Physics of Quantum Electron Devices // Springer Series in Electronics and Photonics. 1990. Vol. 28. DOI: 10.1007/978-3-642-74751-9_7.
Калытка В.А., Мехтиев А.Д., Баширов А.В., Юрченко А.В. Нелинейные электрофизические явления в ионных диэлектриках со сложной кристаллической структурой // Известия вузов. Физика. 2020. Т. 63. № 2. DOI: 10.17223/00213411/63/2/91.
Калытка В.А. Математическое описание нелинейной релаксационной поляризации в диэлектриках с водородными связями // Вестник Самарского ун-та. Естественно-научная серия. 2017. Т. 23. № 3.
Анненков Ю.М., Калытка В.А., Коровкин М.В. Квантовые эффекты при миграционной поляризации в нанометровых слоях протонных полупроводников и диэлектриков при сверхнизких температурах // Известия вузов. Физика. 2015. Т. 58. № 1.
Калытка В.А. Теоретические методы выявления нелинейных эффектов при термостимулированной деполяризации в твердых диэлектриках // Известия Алт. гос. унта. Физика. 2019. № 4 (108).
Кулагин И.А., Ганеев Р.А., Тугушев Р.И., Ряснянский А.И., Усманов Т. Компоненты тензора нелинейных восприимчивостей третьего порядка нелинейно-оптических кристаллов KDP, DKDP и LiNbO3 // Квантовая электроника. 2004. Т. 34. № 7.
Калытка В.А., Баймуханов З.К., Алиферов А.И., Мехтиев А.Д. Зонная структура энергетического спектра и волновые функции протона в диэлектриках с протонной проводимостью // Доклады академии наук высшей школы РФ. 2017. № 2 (35). DOI: 10.17212/1727-2769-2017-2-18-31.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. Т. 5. Статистическая физика. М., 1976.
Губкин А.Н. Физика диэлектриков. Теория диэлектрической поляризации в постоянном и переменном электрическом поле. М., 1971. Т. 1.
Лифшиц Е.М., Питаевский Л.П. Курс теоретической физики. Т. 10. Физическая кинетика. М., 1979.
Левич В.Г., Вдовин Ю.А., Мямлин В.А. Курс теоретической физики. Т. 2. Квантовая механика. Квантовая статистика и физическая кинетика. М., 1971.
Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Курс теоретической физики. Т. 9. Электродинамика сплошных сред. М., 1982.
Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства : монография / под ред. А.С. Сигова. М., 2011.
Ziegler J.F., Biersack J.P., Ziegler M.D. SRIM — The Stopping and Range of Ions in Matter. 2012.
Xуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах / перевод с нем. М. 1977.
Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М., 1995.
Copyright (c) 2021 Валерий Александрович Калытка
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.
