Вісник Львівського університету. Серія фізична 61 (2024) с. 99-112
DOI: https://doi.org/10.30970/vph.61.2024.99

Барична поведінка високотемпературного фазового переходу у кристалах LiNH4SO4 \beta-модифікації з домішками Mn2+ та Cu2+

Р. Брезвін, М. Рудиш, А. Шаправський, В. Стадник, А. Ларченко, Т. Пасіцький, Л. Карплюк, П. Щепанський, В. Баліга

Монокристали \beta-LiNH4SO4:Mn та \beta-LiNH4SO4:Cu (2 та 5 ваг. \%) синтезовано методом повільного випаровування з водного розчину та досліджено вплив одновісних механічних тисків вздовж головних кристалофізичних напрямків на температурні зміни їхнього двопроменезаломлення \Delta nі (\lambda, T). Установлено, що введення домішки мангану та купруму в структуру кристала зміщує фазовий перехід (ФП) пара-сегнетоелектрична фаза в бік нижчих температур, а величина цього зміщення залежить від типу домішки та від її концентрації. Одновісне механічне навантаження не змінює характеру поведінки \Delta nі(T), а лише величини d\Delta ni/d\lambda та d\Delta ni/dT. Виявлено баричне зміщення точки ФП по шкалі температур, характер якого залежить від напряму прикладання одновісного тиску. } \ArticleKeywords{% ключові слова англійською crystal, impurity, birefringence, uniaxial mechanical pressure, phase transition.

Текст статті (pdf)

Список посилань
  1. Tomaszewski P. Polytypism of alpha-LiNH4SO4 crystals / P. Tomaszewski // Solid State Communications. -- 1992. -- Vol. 81, No 4. -- P. 333--335. doi: 10.1016/0038-1098(92)90821-P.
  2. Pietraszko A. Crystal struture of \alpha-LiNH4SO4 in the basic polytypic modification / A. Pietraszko, K. Lukaszewicz // Polish journal of chemistry. -- 1992. -- Vol. 66. -- P. 2057--2061.
  3. Verma A. R. Polymorpism and polytypism in crystals / A.R. Verma, P. Krishna. -- New York: Wiley \& Sons, 1966. -- 362 p.
  4. Shchepanskyi, P. A. Structure and refractive properties of LiNaSO4 single crystals/ P. A. Shchepanskyi, O. S. Kushnir, , V. Yo. Stadnyk, R. S. Brezvin, A. O. Fedorchuk // Ukr. J. Phys. Optics. -- 2018. -- Vol. 19, No 3. -- P. 141–149. doi: 10.3116/16091833/19/3/141/2018.
  5. Itoh K. Disordered structure of ferroelectric ammonium lithium sulphate in the high-temperature phase. / K. Itoh, H. Ishikura, E. Nakamura // Acta Cryst. -- 1981. -- Vol. B37. -- P. 664--666. doi: 10.1107/S0567740881003841.
  6. Mashiyama H. Refined Crystal Structure of LiNH4SO4 Including Hydrogen Atoms in Phases II and III / H. Mashiyama, H. Kasano // J. Phys. Soc. Jpn. -- 1993. -- Vol. 62. -- P. 155--162. doi: 10.1143/JPSJ.62.155.
  7. Hasebe K. Double - well potential of SO4 in NH4LiSO4, LiRbSO4, and mixed crystal LiRbl-xCsxSO4 (x = 0.097) studied by X-ray diffraction. / K. Hasebe, T. Asahi // Phys. Rev. B. -- 1990. -- Vol. 41. -- P. 6794--6800. doi: 10.1103/PhysRevB.41.6794.
  8. Dollase W. A. LiNH4SO4: A variant of the general tridymite structure. / W. A. Dollase // Acta Cryst. -- 1969. -- Vol. B25. -- P. 2298--2302. doi: 10.1107/S0567740869005607.
  9. Hildmann B. O. Lithium ammonium sulphate, a polar ferroelastic which is not simultaneously ferroelectric / B. O. Hildmann, Th. Hahn, L. E. Crossand, R. E. Newnham // Appl. Phys. Lett. -- 1975. -- Vol. 27. -- P. 103. doi: 10.1063/1.88396.
  10. Gaffar M. A. Electric, dielectric and optical studies of the lower phase transition of lithium ammonium sulphate single crystals / M. A. Gaffar, A. Abu El-Fadl // Physica B: Condensed Matter. -- 1999. -- Vol. 262, No 1–2. -- P. 159--169. doi: 10.1016/S0921-4526(98)00449-9.
  11. Rudysh M. Ya. Specific features of refractive, piezo-optic and nonlinear optical dispersions of \beta-LiNH4SO4 single crystals / M. Ya. Rudysh, V. Yo. Stadnyk, P. A. Shchepanskyi, R. S. Brezvin, J. Jedryka, I. V. Kityk // Physica B: Condensed Matter. -- 2020. -- Vol. 508. -- P. 411919. doi: 10.1016/j.physb.2019.411919.
  12. Rudysh M. Y. Ionicity and birefringence of \alpha-LiNH4SO4 crystals: ab-initio DFT study and X-ray spectroscopy measurements / M. Y. Rudysh, M. G. Brik, O. Y. Khyzhun, A. O. Fedorchuk, I. V. Kityk, P. A. Shchepanskyi, V. Y. Stadnyk, G. Lakshminarayana, R. S. Brezvin, Z. Bak, M. Piasecki // RSC Advances. -- 2017. -- Vol. 7. -- P. 6889--6901. doi: 10.1039/C6RA27386F.
  13. Mitsui T. Ferroelectricity in NH4LiSO4 / T. Mitsui, T. Oka, Y. Shiroshi, M. Takashigi, K. Ito, S. Sawada, // J. Phys. Soc. Jpn. -- 1975. -- Vol. 39. -- P. 845--846. doi: 10.1143/JPSJ.39.845.
  14. Gaffar M. A. Specific heat and electrical resistivity of pure and doped lithium-ammonium sulphate single crystals / M. A. Gaffar, A. Abu E1 Fadl, A. Galal Mohamed // Physica B. -- 1996. -- Vol. 217. -- P.274--284. doi: 10.1016/0921-4526(95)00886-1.
  15. Rudysh M. Ya. Energy band structure of LіNH4SO4 crystals / M. Ya. Rudysh, V. Yo. Stadnyk, R. S. Brezvіn, P. A. Shchepanskyі // Physіcs of the Solіd State. -- 2015. -- Vol. 57, No. 1. -- P. 53–58. doi: 10.1134/s1063783415010254.
  16. Brezvin R. S. Dilatometric Study of LiNH4SO4 Crystals with Manganese Impurity / R. S. Brezvin, O. Ya. Kostetskyi, V. Yo. Stadnyk, P. A. Shchepanskyi, O. M. Horina, M. Ya. Rudysh, A. O. Shapravskyi // Ukr. J. Phys. -- 2022. -- Vol.67, No. 7. -- P.536–543. doi: 10.15407/ujpe67.7.536.
  17. Brezvin R. S. Influence of Mn2+ doping on refractive and electronic properties of \beta-LiNH4SO4 crystals / R. S. Brezvin, M. Piasecki, O. Ya. Kostetskyi, P. A. Shchepanskyi, V. Yo. Stadnyk, O. R. Onufriv, M. Ya. Rudysh // Physica B: Condensed Matter. -- 2023. -- Vol. 648, No. 1. -- P. 414426. doi: 10.1016/j.physb.2022.414426.
  18. Gaafar M. Phase transition in lithium ammonium sulphate doped with cesium metal ions / M. Gaafar, M. E. Kassem, S.H. Kandil // Solid State Communications. -- 2000. -- Vol. 115. -- P. 509–513. doi: 10.1016/S0038-1098(00)00216-7.
  19. Young R.A. The Rietveld Method: Book rewiews / R.A. Young (Ed) // IUCr Monographs of Crystallography, 5, International Union of Crystallography, Oxford University Press, 1993 -- 298 p. doi: 10.1017/S0885715600019497.
  20. Стадник В. Й., Романюк М. О., Брезвін Р. С. Електронна поляризовність фероїків. Монографія, Львів: ЛНУ ім. І. Франка. -- 2014. -- 306 c.
  21. Brezvin R. S. Refractometry of \beta-modification LiNH4SO4 crystals with an admixture of Mn2+ and Cu2+ / R. S.Brezvin, P. A. Shchepanskyi, A. O. Shapravskyi, V. Yo. Stadnyk, M. Ya. Rudysh, N. Y. Ftomyn // Low Temp. Phys. -- 2024. -- Vol. 50. No. 10. -- P. 911–916. doi: 10.1063/10.0028639
  22. Holleman A. F. Lehrbuch der anorganichen chemie / A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg // Walter de Gruyter, Berlin-New-York. -- 1995.
  23. Polomska M. Pretransitional effect below the ferroelectric–paraelectric phase transition in \beta-LiNH4SO4 / M. Polomska, W. Schranz and J. Wolak // J. Phys.: Condens. Matter. -- 1999. -- Vol. 11. -- P. 4275–4282. doi: 10.1088/0953-8984/11/21/313.
  24. Stadnyk V. Yo. Bіrefrіngence propertіes of unіaxіally compressed K2SO4 crystals / V. Yo. Stadnyk, O. Z. Kashuba, R. S. Brezvіn, І. M. Matvііshyn, M. Y. Rudysh // Ukraіnіan Journal of Physіcs. -- 2013. -- Vol. 58, No. 9. -- P. 855--858. doi: 10.15407/ujpe58.09.0853.
  25. Shimizu H. Effects of Hydrostatic Pressure on the Phase Transition Points of Ferroelectric NH4LiSO4 / H. Shimizu, A. Oguri, N. Yasuda, S. Fujimoto // J. Phys. Soc. Jpn. -- 1977. -- Vol. 43. No. 1. -- P. 349--350. doi: 10.1143/JPSJ.43.349.