Dielectric Properties of the Low-temperature Phase Transitions in Divalent Nitrates

Abstract

Робота присвячена з’ясуванню механізму реалізації низькотемпературних фазових переходів в нітратах двовалентних елементів. Надані результати досліджень температурних залежностей діелектричної проникності ε та тангенсу кута діелектричних втрат tgδ в області низьких температур для нітрату свинця. Ці дослідження підтверджують припущення, що було зроблене раніше, про те, що низькотемпературні фазові переходи Pm3 → P213 в нітратах двовалентних елементів відбуваються завдяки «заморожуванню» реорієнтаційних коливань груп NO3 − навкруги атому азоту, які відбуваються при кімнатній температурі. На кривих ε(Т) знайдений максимум в області фазового переходу Pm3 → P213, який зменшується із збільшенням частоти та при частоті 10 КГц має вигляд «сходинки». На кривих tgδ(Т) знайдені два максимуми. Перший максимум здійснюється при температурі фазового переходу, другий – зсунутий в область низьких температур. Зроблений висновок, що перший максимум tgδ пов’язаний з релаксацією груп NO3 −, другий – з формуванням доменної структури в нітратах двовалентних елементів. Енергія активації, що була підрахована за зсувом діелектричної проникності складає величину, більшу ніж 2 еВ. Така енергія активації є характерною для важких іонів. Це підтверджує той факт, що на частотах 1 КГц10 КГц в області фазового переходу відбувається релаксація груп NO3 −.

The paper is devoted to the elucidation of realization mechanism of the low-temperature phase transitions in divalent nitrates Pb(NO3)2, Sr(NO3)2 and Ba(NO3)2. The investigations results of dielectric permeance ε and tangent of dielectric losses angle tgδ temperature dependencies are presented for lead nitrate Pb(NO3)2. The investigations confirm supposition that low-temperature phase transitions in divalent nitrates occurs because of “freezing” of reorientational oscillations of NO3 − groups around Nitrogen atom, which occur at room temperature. A maximum in Pm3 → P213 phase transition region is observed on the ε(T) curves. This maximum decreases with increasing of frequency and at 10 KHz frequency becomes like a “step” by it’s form. Two maximums are observed on the tgδ(T) curves. First of them occurs at the phase transition temperature, another one is moved to lowtemperature region. The conclusion, that the first maximum of tgδ is connected with NO3 − groups relaxation and second maximum is connected with a formation of domain structure is made. The energy of activation is calculated by the removing of dielectric permeance maximum and this energy is higher than 2 eV. Such value of activation energy is proper for heavy ions. This fact confirms a supposition, that a relaxation of NO3 − groups occur at 1 KHz-10 KHz frequencies in the phase transition region.