Нелинейные квантовые явления при поляризации нанометровых слоев протонных полупроводников и диэлектриков
УДК 534.014.5
DOI:
https://doi.org/10.14258/izvasu(2021)4-05Ключевые слова:
кристаллы с водородными связями (КВС), протонные полупроводники и диэлектрики (ППД), нелинейная квантовая диффузионная поляризация, нелинейная объемно-зарядовая поляризация, туннелирование протонов в КВС, квантовая прозрачность потенциального барьера, квантовое каноническое распределение Гиббса, ансамбль невзаимодействующих протонов, коэффиценты диффузии и подвижности протонов, нелинейные оптические процессы второго порядкаАннотация
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
Библиографические ссылки
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.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Izvestiya of Altai State University is a golden publisher, as we allow self-archiving, but most importantly we are fully transparent about your rights.
Authors may present and discuss their findings ahead of publication: at biological or scientific conferences, on preprint servers, in public databases, and in blogs, wikis, tweets, and other informal communication channels.
Izvestiya of Altai State University allows authors to deposit manuscripts (currently under review or those for intended submission to Izvestiya of Altai State University) in non-commercial, pre-print servers such as ArXiv.
Authors who publish with this journal agree to the following terms:
- Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under a Creative Commons Attribution License (CC BY 4.0) that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.
- Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.
- Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work (See The Effect of Open Access).
