В.В.Атучин, Т.А.Гаврилова, В.Г.Кеслер
Лаборатория оптических материалов и структур.
Лаборатория нанодиагностики и нанолитографии.
Лаборатория физических основ интегральной микроэлектроники.
Riso National Laboratory for Sustainable Energy, Technical University of Denmark, Denmark
Слоистые титанаты Ln2Ti2O7 (Ln = La, Nd, Pr) являются сегнетоэлектриками
с предельно высокой температурой Кюри TC > 1500°C, обладают высокой
диэлектрической проницаемостью ε=31-50, пьезоэлектрическими и
нелинейнооптическими свойствами. Кристаллическая структура Nd2Ti2O7 показана
на Рис. а. Образцы титанатов Ln2Ti2O7 были синтезированы твердофазным синтезом
при T = 1100°C в течение 300 ч. Чистота конечных продуктов подтверждена методом
РФА. Остаточные механические напряжения составили e < 0.0009. Микроструктура
| |
Рис. (а) Фрагмент кристаллической структуры Nd2Ti2O7
и (б) строение валентной зоны Nd2Ti2O7, определенное
методом РФЭС. |
оксидов исследована методом РЭМ. В результате установлено формирование
однородных по морфологии частиц с характерным размером ~ 1 мкм. Электронная
структура оксидов исследована методом РФЭС. В качестве примера на Рис. б
представлено строение валентной зоны Nd2Ti2O7. Для всех трех оксидов основной
особенностью строения валентной зоны является наличие двух ионных зазоров в
диапазоне энергий 0-30 эВ. Ширина запрещенной зоны титанатов Ln2Ti2O7
существенно различна и определяется энергетическим положением уровня Ln 4f,
которое заметно изменяется при переходе от La к Pr. Определено энергетическое
положение всех наблюдаемых внутренних элементных уровней и Оже-линий,
включая характеристические для редкоземельных элементов мультиплетные линии
Ln 3d. Совокупность полученных экспериментальных данных позволила
произвести сравнительный анализ особенностей химических связей Ln-O и Ti-O в соединениях Ln2Ti2O7 путем сопоставления значений разностных энергетических
критериев ΔLn = (BE Ln 3d5/2 - BE O 1s) и ΔTi = (BE O 1s - BE Ti 2p3/2), известных для
ряда титанатов и Ln-содержащих оксидов. В качестве характеристик структуры
кристаллов применены средние длины химических связей Ln-O и Ti-O.