Низкотемпературные фазовые переходы в полупроводниках Bi2(Sn1-хFeх)2O7 / Удод Л.В., Ситников М.Н., Романова О.Б.

Пиростаннат висмута Bi2Sn2O7 при комнатной температуре находится в нецентросимметричноймоноклинной структуре (α-фазе) с двумя взаимопроникающими оксидными подрешетками общегосостава A2B2O6O′, где А и В – катионы металлов. Подрешетка B2O6 состоит из BO6 октаэдров,соединенных вершинами, образуя шестигранные кольца. В подрешетке A2O′ катион Атетраэдрически координирован анионами O′ с линейными связями O′-A−O′. При повышениитемпературы, Т=412 К, пиростаннат висмута переходит в β-фазу, нецентросимметричнуюкубическую структуру с удвоенной элементарной ячейкой. Переход α→β имеет ферроэлектрическуюприроду. С повышением температуры реализуется фазовый β→γ переход второго рода при 953 К в γфазу с кубической структурой.Цель данной работы является установление возможных фазовых переходов при низкихтемпературах, вызванных замещением олова ионами железа.Исследования Bi2(Sn1-xFex)2O7, х=0, 0.1, 0.2 методом ИК-спектроскопии выполнены на ИКФурье спектрометре ФСМ 2202 со спектральным разрешением 1 см-1в температурном диапазоне 80-500 К и интервале частот 400-7000 см-1 на таблетках диаметром 13 мм в матрице KBr.Акустические свойства измерялись на таблетках двумя пьезодатчиками, один из которыхявлялся генератором, другой приемником ультразвуковых волн. Время прохождения звукасоставляло τ=10-6 секунд при частоте 5 МГц, толщина образца 0.4 см. Коэффициент затуханиязвуковой волны рассчитывался по формуле:ߙ ൌ௟௡ቀೆభೆమቁௗ , где U1 и U2 амплитуды напряжения,регистрируемых генератором и приемником колебаний, d – толщина таблетки.С ростом концентрации замещающего иона в ИК-спектрах наблюдаются изменения частотфононных мод. При максимальном замещении ионов олова железом (х=0.2) обнаруженнизкотемпературный переход типа смещения при 140 К, связанный со смягчением и расщеплениемрастягивающей моды Bi-O колебаний. Этот переход сопровождается сжатием кристаллическойрешетки и максимумом в температурной зависимости коэффициента теплового расширения.В интервале температур 230-280 К обнаружен ряд фазовых переходов, связанных с поэтапнымпереходом из моноклинной кристаллической структуры в низшую триклинную, в следствиистохастического распределения ионов железа по образцу. Переход сопровождается смягчениемрастягивающей моды октаэдров, максимумами в температурной зависимости коэффициентатеплового расширения и скорости затухании звука.Замещение ионов олова ионами железа приводит размытому фазовому переходу измоноклинной структуры в тригональную в интервале температур 330-440 К, сопровождающейсясмягчением растягивающих мод колебаний кислородных октаэдров и максимумами температурнойзависимости затухания звука.