Звіт про науково-дослідну роботу: „Нові оксидні мультифероїки: роль кисневих вакансій та фрустрованого магнетизму в створенні особливих властивостей "

Abstract

ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ - нанорозмірні сегнетоелектрики та мультифероїки, подвійні перовскіти та квазіодновимірні купрати. МЕТА РОБОТИ – моделювання формування та кооперативної еволюції доменних структур і дефектів у нанорозмірних сегнетоелектриках і мультифероїках з рухливими вакансіями кисню, іонами та електронними екрануючими зарядами, які є об’ємними або поверхневими, а також магнітних та магнітоелектричних взаємодій, магнітної та магнітоелектричної сприйнятливості в оксидних мультифероїках (та споріднених з ними сполуках) – подвійних перовскитах та квазіодновимірних купратах. Використовуючи феноменологічний підхід Ландау-Гінзбурга-Девоншира і напів-мікроскопічну модель чотирьох підграток, встановлено області існування різних фаз: антисегнетоелектричної, феріелектричної і сегнетоелектричної, а також області їх співіснування та відносні частки на морфотропних межах в антиферодисторсійних мультифероїках. Проведено теоретичне моделювання процесів реверсування поляризації у сегнетоелектричних тонких плівках і формування доменної структури, встановлено, що флексоефект сприяє процесу реверсування поляризації. Встановлено вплив поверхневих зарядів екранування на параметри доменної структури, фазові діаграми сегнетоелектрика та температурну динаміку петель гістерезису. Отримано кількісні характеристики впливу фізичних чинників на процеси реверсування поляризації у сегнетоелектричних плівках. Досліджено застосування антисегнетоелектричних плівок, покритих поверхневим іонним шаром, для зберігання енергії та інформації. Розроблено метод розрахунку параметрів поля лігандів та мультиплетних спектрів локальних магнітних центрів з частково заповненими d- та f- електронними оболонками, який не потребує підгоночних параметрів. Проаналізовано результати експериментів по непружному розсіянню нейтронів оксидної сполуки Ca2Y2Cu5O10. Моделювання збуджень за допомогою теорії спінових хвиль дало змогу встановити значення обмінних інтегралів, що дозволило розрахувати магнітну сприйнятливість матеріалу. За допомогою формалізму Келдиша для нерівноважних систем у межах одноетапної теорії фотоемісії отримані формули для часу втечі фотоелектрону з матеріалу. Формули було імплементовано в комп’ютерний DFT код. КЛЮЧОВІ СЛОВА: мультифероїки, доменна структура, фрустрований магнетизм, мультикалоричні матеріали, невпорядковані магнітоелектрики, тонкі плівки, наночастинки.