Неравновесные процессы и сегнетоэлектрический фазовый переход в кристаллах PbGeTe(Ga)

Abstract

Импеданс монокристаллических образцов PbTe(Ga) и Pb₁₋xGexTe(Ga) (0 ≤x ≤0,095) исследован в диапазоне частот от 10² до 10⁶ Гц в интервале температур 4,2–300 К. На температурных зависимостях емкости во всех исследованных образцах Pb₁₋xGexTe(Ga) наблюдалось два типа особенностей. Это ярко выраженный пик при температуре Т = Тp, обусловленный диэлектрической аномалией при сегнетоэлектрическом фазовом переходе, а также характеризующееся сильной частотной зависимостью возрастание емкости в области температур Т < 100 К. Амплитуда низкотемпературного эффекта монотонно уменьшается с ростом частоты f, и при f > 10⁵ Гц эффект практически исчезает. Такое поведение емкости при столь низких частотах можно ассоциировать с процессами перезарядки в примесной подсистеме. Экспериментально определенное значение Тp оказалось существенно выше, чем характерные температуры появления долговременных релаксационных процессов, в частности задержанной фотопроводимости. Следовательно, изменение зарядовых состояний в примесной подсистеме не сопровождается диэлектрическими аномалиями кристаллической решетки в целом, и возможная перестройка решетки имеет локальный характер.

Імпеданс монокристалічних зразків PbTe(Ga) та Pb₁₋xGexTe(Ga) (0 ≤ x ≤ 0,095) досліджено у діапазоні частот від 10² до 10⁶ Гц в інтервалі температур 4,2–300 К. На температурних залежностях ємності на усіх досліджених зразках Pb₁₋xGexTe(Ga) спостерігалося два типи особливостей. Це яскраво виражений пік при температурі Т = Тp, обумовлений діелектричною аномалією при сегнетоелектричному фазовому переході, а також зростання ємності, якe характеризується сильною частотною залежністю в області температур Т < 100 К. Амплітуда низькотемпературного ефекту монотонно зменшується з ростом частоти f, і при f > 10⁵ Гц ефект практично зникає. Таку поведінку ємності при настільки низьких частотах можливо асоціювати з процесами перезарядження в домішковій підсистемі. Експериментально визначене значення Тp виявилося істотно вище, ніж характерні температури появи довгочасових релаксаційних процесів, зокрема затриманої фотопровідності. Отже, зміна зарядових станів у домішковій підсистемі не супроводжується діелектричними аномаліями кристалічних граток у цілому, і можлива перебудова гратки має локальний характер.

The impedance of PbTe(Ga) and Pb₁₋xGexTe(Ga) single crystals (0 ≤ x ≤ 0.095) is studied in a 10² - 10⁶ Hz frequency at temperatures varied from 4.2 to 300 K. The temperature dependences of capacitance for the Pb₁₋xGexTe(Ga) samples display two peculiarities. These are a pronounced maximum at T = Tp responsible for by the dielectric anomaly at the ferroelectric phase transition and an increase in capacitance at T < 100 K which shows a strong frequency dependence. The low-temperature effect amplitude decreases monotoneously with increasing frequency, f, and at f > 10⁵ Hz the effect almost disappears. The contribution to the capacitance at such low frequences may be associated with the recharging in the impurity subsystem. The experimental value of Tp turned out to be much higher than the characteristic temperatures of the onset of long-term relaxation processes, in particular, the delayed photo-conductivity. Hence, the change of the charge states in the impurity subsystem is not followed by the dielectric anomalies of the whole crystal lattice, and the rearrangement of the lattice is local.