Вісник Львівського університету. Серія фізична 58 (2021) с. 85-97
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.58.2021.85

Вплив сегнетоеластоелектричного фазового переходу на температурну еволюцію оптичного краю поглинання кристалів тетрахлоркупрату амонію дигідрату

В. Капустяник, С. Семак, Ю. Чорній

Ця робота присвячена дослідженню температурної еволюції оптичного краю поглинання кристалів (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2O в області сегнетоеластоелектричного фазового переходу. Показано, що низькоенергетична ділянка краю власного поглинання має експоненціальну форму і описується емпіричним правилом Урбаха в діапазоні температур вище 200,5 К і нижче 100 К. Отримані експериментальні дані підтвердили існування сегнетоеластоелектричного фазового переходу при 200,5 К. Невиконання правила Урбаха трохи нижче температури фазового переходу пояснюється розсіюванням світла на сегнетоеластоелектричних доменах.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Tylczynski Z. Ferroelastoelectric Phase Transition in (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O Single Crystal / Z. Tylczynski, M. Wiesner // Materials Chemistry and Physics -- 2015 -- Vol. 149-150 -- P. 566-573. doi: 10.1016/j.matchemphys.2014.11.007.
  2. Suga H. Heat Capacity and Thermodynamic Functions of K 2 CuCl 4\cdot 2H 2 O and (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O from 13 to 310 K / H. Suga, M. Sorai, T. Yamanaka, S. Seki // Bulletin of the Chemical Society of Japan -- 1965 -- Vol. 38 -- P. 1007-1015. doi: 10.1246/bcsj.38.1007.
  3. Iziumov Y. Phase Transitions and Crystal Symmetry, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, 1990.
  4. Hendricks S. The Crystal Structures of Ammonium, Potassium and Rubidium Cupric Chloride Dihydrates / S. Hendricks, R. Dickinson // Journal of the American Chemical Society -- 1927 -- Vol. 49 -- P. 2149-2162. doi: 10.1021/ja01408a005.
  5. Bhakay-Tamhane S. Disorder of Ammonium Ions in Diammonium Tetrachlorocuprate Dihydrate, (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O: A High-Precision Neutron Diffraction Study / S. Bhakay-Tamhane, A. Sequeira, R. Chidambaram // Acta Crystallographica -- 1980 -- Vol. B36 -- P. 2925-2929. doi: 10.1107/S0567740880010539.
  6. Itoh J. Nuclear Magnetic Resonance Experiments on CuCl 2\cdot 2H 2 O, K 2 CuCl 4\cdot 2H 2 O and (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O / J. Itoh, R. Kusaka, Y. Yamagata, R. Kiriyama, H. Ibamoto // Physica -- 1953 -- Vol. 19 -- P. 415-418. doi: 10.1016/S0031-8914(53)80047-9.
  7. Maluszynska H. Ferroelastoelectric Ordering in (NH 4 ) 2 CuBr 4 \cdot2H 2 O Single Crystal / H. Maluszynska, Z. Tylczynski, A. Cousson // CrystEngComm, -- 2013 -- Vol. 15 -- P. 7498-7504. doi: http://refhub.elsevier.com/S0254-0584(14)00710-X/sref9.
  8. Bansal M.L. Raman Study of (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O—I: Dynamics and Structure in Low Temperature Phase / M.L. Bansal, V.C. Sahni, A.P. Roy // Journal of Physics and Chemistry of Solids -- 1979 -- Vol. 40 -- P. 109-120. doi: http://refhub.elsevier.com/S0254-0584(14)00710-X/sref10
  9. Roy A.P. Raman Study of (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O—II: Order-Disorder Transition / A.P. Roy, V.C. Sahni, M.L. Bansal // Journal of Physics and Chemistry of Solids -- 1979 -- Vol. 40 -- P. 289-292. doi: http://refhub.elsevier.com/S0254-0584(14)00710-X/sref11.
  10. Slaboszewska M. Thermal, Dielectric, Elastic and Optical Properties of (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 O Crystal and Related Compounds / M. Slaboszewska, Z. Tylczynski, A. Pietraszko, A.D. Karaev // Ferroelectrics -- 2004 -- Vol. 302 -- P. 55-58. doi: http://refhub.elsevier.com/S0254-0584(14)00710-X/sref12.
  11. Toledano P. Order-Parameter Symmetries for the Phase Transitions of Nonmagnetic Secondary and Higher-Order Ferroics / P. Toledano // Physical Review B -- 1977 -- Vol. 16 -- P. 386-407.
  12. Kapustianyk V. Phase Transitions and Temperature Changes of the Optical Absorption Edge in (NH 2 (C 2 H 5 ) 2 ) 2 CoCl 4 Layered Crystal / V. Kapustianyk, S. Semak, P. Demchenko, I. Girnyk, Y. Eliyashevskyy // Phase Transitions -- 2018 -- Vol. 91 -- P. 715-723. doi: 10.1080/01411594.2018.1473578.
  13. Kapustianyk V. Temperature Evolution of the Intra-Ion Absorption Spectra of (NH 2 (C 2 H 5 ) 2 ) 2 CoCl 4 Crystals in the Region of their Thase Transitions / V. Kapustianyk, S. Semak, M. Panasyuk, M. Rudko, V. Rudyk // Phase Transitions -- 2019 -- Vol. 92 -- P. 396-405. doi: 10.1080/01411594.2019.1591407.
  14. Narsimlu N. Spectroscopic and Transport Properties of (NH 4 ) 2 CuCl 4 \cdot2H 2 Single Crystal / N. Narsimlu, K. Sivakumar, G.S. Sastry // Cryst. Res. Technol. -- 1996 -- Vol. 31 -- P. 385-389. doi: 10.1002/crat.2170310318.
  15. Kapustianyk V.B. Impact of Phase Transitions on Temperature Evolution of Absorption Spectra and Electron–Phonon Interactions in [N(C 2 H 5 ) 4 ] 2 CoCl 2 Br 2 Crystals / V.B. Kapustianyk, S.I. Semak, S.B. Bilchenko, Y.I. Eliyashevskyy, Y.V. Chorniy, P.Y. Demchenko // Journal of Applied Spectroscopy -- 2019 -- Vol. 86 -- P. 590-596. doi: 10.1007/s10812-019-00864-8.
  16. Kapustianyk V.B. Manifestations of Incommensurate Modulation in the Spectral Properties of A 2 MeCl 4 Type Crystals / V.B. Kapustianyk // Physica Status Solidi B -- 1997 -- Vol. 207 -- P. 509-520.
  17. Sumi H. The Urbach-Martienssen Rule Revisited / H. Sumi, A. Sumi // Journal of the Physical Society of Japan -- 1987 -- Vol. 56 -- P. 2211-2220.
  18. Kapustianyk V. Domain Structure and Birefringent Properties of [(CH 3 ) 2 CHNH 3 ] 4 Cd 3 Cl 10 :Cu Crystals in the Region of their Phase Transitions / V. Kapustianyk, Z. Czapla, V. Rudyk, Y. Eliyashevskyy, P. Yonak, S. Sveleba // Ferroelectrics -- 2019 -- Vol. 540 -- P. 212-221. doi: 10.1080/00150193.2019.1611113.
  19. Капустяник В.Б. Фізика кристалічних фероїків з органічним катіоном, Вид. центр ЛНУ ім. І. Франка, Львів, 2006.
  20. Kapustianyk V.B. Temperature Evolution of the Optical Absorption Edge in the A2BX4 Type Compounds with Organic Cation / V.B. Kapustianik // Physica Status Solidi В -- 1997 -- Vol. 204 -- P. 877-887.
  21. Kapustianyk V. Temperature Evolution of The Optical Absorption Edge in (NH 3 C 2 H 5 ) 2 CuCl 4 Crystals / V. Kapustianik, Y. Korchak, V. Bazhan // Physica Status Solidi B -- 2000 -- Vol. 218 -- P. 583-590.
  22. Beattie I.R. Single-crystal Raman Spectroscopy of `Square-planar` and `Tetrahedral' CuCl 42- Ions, of the ZnCl 42- Ion, and of CuC 2\cdot 2H 2 0 / I.R. Beattie, T.R. Gilson, G.A. Ozin // Journal of the Chemical Society A: Inorganic, Physical, Theoretical -- 1969 -- Vol. -- P. 534-541. doi: 10.1039/j19690000534