OPTICAL INVESTIGATIONS OF PHASE TRANSITIONS IN (NH4) 2 SbF5 CRYSTAL

Results of optical thickness and refractive indices measurements for (NH4)2SbF5 crystal in the temperature range 100-310 K are presented. The measurements were done with interference method using He-Ne laser (λ = 632.8 nm). At To = 292 K and Ta = 168 K two continuous phase transitions with critical indices /3 1 = 0.38 and β2 ≤ 0.57 were observed. Additional anomaly of temperature changes of interference order with maximum at Ta 132 K were found. This anomaly resembles a diffused transition. Temperature-averaged values of derivatives of refractive indices dn g /dT = -3.3 x 10 -5 K and dn m /dT = -2.9 x 10 -5 K -1 evidenced a decrease in optical anisotropy (birefringence) along the b-axis on heating run

Critical indices of the ferroelectric phase transition in TGS crystals

Temperature dependencies of retardation, electron susceptibility and linear thermal expansion for three crystal-physic directions are obtained by means of optical investigations of the ferroelectric phase transition in TGS crystal using the James-type interferometer. Temperature dependencies of the spontaneous changes of the characteristics studied in the 39–49◦ C range are fitted by the power low Y ~ τ²β with double critical indices 2β=0.87–0.95. Difference of 2β values from the unity is explained by the essential temperature dependence in the range close to the phase transition point for the coefficients of electrooptic, reversed piezoelectric and electrostriction effects.Шляхом оптичних вимірювань сегнетоелектричного фазового переходу в кристалі тригліцинсульфату за допомогою інтерферометра Жамена одержано температурні залежності оптичної рiзниці ходу, електронної сприйнятливості та лінійного розширення для трьох кристалофізичних напрямків. Температурні залежності спонтанних змін досліджуваних характеристик в області 39–49◦ C апроксимовані степеневими залежностями Y ~ τ²β з подвійними критичними індексами 2β=0.87–0.95. Відмінність 2β від одиниці пояснюється суттєвою температурною залежністю поблизу точки фазового переходу коефіцієнтів електрооптичного, оберненого п’єзоелектричного ефектів та електрострикції

Crystal optical method for temperature measuring

A new crystal optical method for temperature measuring based on the sign inversion of birefringence ∆n and temperature dependence of ∆n(T) is substantiated. The respective characteristics of some crystals are presented, which confirm good metrological and exploitation properties of the method. It is noted that the method solves some problems which arise in thermometry based on thermoelectricity and thermoresistance. The proposed method also gives better possibilities for measuring the temperature in hard conditions (in the region of high electric and magnetic fields, rotating workpieces etc.).Обгрунтовується новий кристалооптичний метод вимірювання температури на базі інверсії знаку двозаломлення ∆n та температурної залежності ∆n(T). Наведено відповідні характеристики деяких кристалів, які підтверджують високі метрологічні та експлуатаційні характеристики методу. Відзначається, що метод розв’язує деякі проблеми, що виникають перед термометрією на базі термоелектрики і термоопору, а також відкриває більш високі можливості вимірювань температури у важких умовах (в області високих електричних та магнітних полів, деталей, що обертаються і ін.)

Band electronic structure and dielectric functions of (C3N2H5)2SbF5 crystals

Structural and electronic properties of the ferroelastic crystal (C3N2H5)2SbF5 of the molecular type were studied by ab initio methods in the framework of the density functional theory. Band electronic structure, density of electronic states and dielectric functions in the range of valence electrons excitations of the crystal in the monoclinic phase (space group no. 11) have been obtained using the plane waves, ultrasoft pseudopotentials and van-der-Waals corrections. The electronic values obtained are discussed from the viewpoint of the layer-type crystal structure of (C3N2H5)2SbF5.Strukturalne i elektronowe właściwości ferroelektrycznego kryształu (C3N2H5)2SbF5 typu molekularnego zostały obliczone w ramach teorii funkcjonału gęstości (DFT) z wykorzystaniem odpowiedniej metody z pierwszych zasad (ab initio). Pasmowa struktura elektronowa, gęstość stanów elektronowych i funkcje dielektryczne w zakresie wzbudzenia elektronów walencyjnych kryształu zostały obliczone dla strukturalnej fazy jednoskośnej (grupa przestrzenna no. 11) z wykorzystaniem płaskich fal, super pseudopotencjałów miękkich i uwzględnienia poprawek na oddziaływania międzyatomowe typu van-der-Waalsa. Otrzymane wielkości elektronowe zostały omówione pod kątem warstwowej struktury krystalicznej (C3N2H5)2SbF5

Dielectric dispersion of SBN crystals in the spectral range of the visible light and ultraviolet

Dyspersja przenikalności dielektrycznej (funkcje pseudo-dielektryczne) (E) = (E) + i(E) kryształów SrxBa1-xNb2O6 (SBN) została zmierzona w temperaturze pokojowej dla pięciu współczynników zawartości atomów Sr (x = 0,40; 0,55; 0,61; 0,65; 0,75) oraz Ba (1-x) przy pomocy spektroskopii elipsometrycznej z wykorzystaniem promieniowania synchrotronowego w zakresie energii fotonów E = 1,3 – 10 eV. Uzyskane widma (E) dla SBN są bardzo zbliżone do analogicznego widma kryształu LiNbO3, w którym oktaedryczne grupy NbO6 są odpowiedzialne za osobliwości zależności (E). Przeanalizowano zmiany charakterystyk dyspersyjnych SBN wraz ze zmianą współczynnika x. Ustalono, że zależność części urojonej przenikalności SBN od współczynnika x jest o charakterze ekstremalnym, nieliniowym

Fluctuations of kinetic energy at molecular dynamics and the atomic interactions in crystals

The calculation method of the molecular dynamics has been applied to study the correlation of the kinetic energy fluctuations and the relaxation time of the velocity autocorrelation function and the phonon relaxation time in a crystal. On the basis of the molecular dynamics data for silicon crystal obtained at different temperatures in the range 200 K – 1000 K the correlation between the kinetic energy fluctuations and the relaxation time of the velocity autocorrelation function has been calculated with the relatively high coefficient of determination R2 = 0.9396. The correlation obtained and the corresponding approach substantiate a use of the kinetic energy fluctuations for the calculation of values related to the heat conductivity in the silicon based semiconductors (coefficients of thermal conductivity and diffusivity).Obliczeniowa metoda dynamiki molekularnej została zastosowana do badania korelacji fluktuacji energii kinetycznej i czasu relaksacji autokorelacyjnej funkcji prędkości i czasu relaksacji fononów w krysztale. Na bazie danych dynamiki molekularnej kryształu krzemu otrzymanych w różnych temperaturach w zakresie 200 K – 1000 K została obliczona korelacja fluktuacji energii kinetycznej i czasu relaksacji autokorelacyjnej funkcji prędkości, która cechuje się stosunkowo wysokim współczynnikiem determinacji R2 = 0.9396. Otrzymana korelacja uzasadnia zastosowanie fluktuacji energii kinetycznej do badań obliczeniowych wielkości powiązanych z przewodnością cieplną półprzewodników na bazie krzemu (współczynniki przewodności i dyfuzyjności cieplnej)

Optical and Dilatometric Manifestations of Phase Transitions in K2\text{}_{2}SeO4\text{}_{4} Crystal

Temperature dependencies of the characteristic optical paths difference D(Τ) of K2SeO4 crystal in the range of 80-295 K were measured using the Jamen type interferometer. Significant anomalies of D(Τ) dependencies in the vicinity of incommensurate-paraelectric phase transition (T$\text{}_{i}$ = 130 K) are observed. On the basis of D(Τ) temperature dependencies measured experimentally and linear expansion l(Τ) known, the temperature derivative of the refractive indices dn/dT are found to be negative in the ranges above and below the temperature T$\text{}_{i}$=130 K

Spectroscopic ellipsometry of the ferroelectric crystals in the vacuum ultraviolet

Badania kryształów ferroelektrycznych pozostają jednym z głównych kierunków współczesnej nauki o ciele stałym głównie dzięki zainteresowaniom mechanizmami mikroskopowymi przemian fazowych. Z tego względu ważne jest badanie struktury elektronowej pasmowej i osobliwości wiązań chemicznych międzyatomowych w kryształach ferroelektryków. Takie dane są niezbędne do wyjaśnienia osobliwości oddziaływania elektron-fononowego i ewentualnych mechanizmów strukturalnych przemian fazowych. Widma optyczne współczynnika odbicia R kryształów TGS w zakresie wzbudzenia elektronów walencyjnych były badane w zakresie energii fotonów E od 4 do 22 eV, głównie w pracach [1, 2]. Jednak metodyka pomiarów współczynników odbicia R(E) w tych pracach nie gwarantowała obliczenie przy pomocy relacji KramersaKroniga widm części rzeczywistej i urojonej przenikalności elektrycznej e1(E) i e2(E) kryształów TGS o wystarczająco wysokiej dokładności. W niniejszej pracy są przedstawione wyniki badań właściwości optycznych w zakresie wzbudzenia elektronów walencyjnych ferroelektrycznych kryształów siarczanu trójglicyny (TriGlycine Sulfate, TGS), (CH2NH2COOH)3×H2SO4, otrzymane metodą elipsometrii spektroskopowej z wykorzystaniem promieniowania synchrotronu BESSY-II w Berlinie. Ta metodyka, w porównaniu do stosowanej w pracach [1, 2], jest generalnie o wiele dokładniejsza

Electronic band structure and migration of lithium ions in LiCoO2

In view of search the effective materials for the electrochemical sources of energy, the density functional theory (DFT) based approach has been applied to the computational study of lithium ion migration in LiCoO2. Apart the standard first principles study of band structure and density of electronic states of the crystal, the material was studied using the nudget elastic band (NEB) and the ab initio molecular dynamics (AIMD) methods. The activation energy Ea of the lithium ions self-diffusion in LiCoO2, as one of the main characteristic of the material for the electrochemical sources of energy, has been obtained using NEB (0.44 eV) and AIMD (0.5 eV).Ze względu na poszukiwanie efektywnych materiałów do baterii elektrochemicznych, zostały wykonane obliczenia komputerowe z pierwszych zasad na bazie teorii funkcjonału gęstości (density functional theory) struktury elektronowej oraz migracji jonów litu w krysztale LiCoO2. Oprócz standardowych obliczeń struktury pasmowej i gęstości stanów elektronowych, przeprowadzono także badania materiału metodami NEB (Nudget Elastic Bands) i AIMD (Ab Initio Molecular Dynamics). Otrzymano jeden z głównych parametrów migracji litu w krysztale LiCoO2, stosowanym w bateriach elektrochemicznych - energię aktywacji samodyfuzji Ea. Ta wielkość okazała się być w granicach od 0.44 eV (NEB) do 0.5 eV (AIMD)