Частотные и температурные зависимости аномалии, наблюдающейся при одноосном удлинении вискеров квазиодномерного проводника TaS3 / Никитин М.В., Покровский В.Я., Зыбцев С.Г., Фролов А.В., Орлов А.П.

Abstract

Квазиодномерные проводники с волной зарядовой плотности (ВЗП) – класс материалов, в которых наблюдается множество электромеханических явлений. В качестве примеров можно привести аномально большие изменения упругих модулей при движении ВЗП и различные виды деформации образцов в электрическом поле. Качественно эти явления можно описать в терминах упругого взаимодействия кристаллической решётки и ВЗП. Соединение TaS3 ромбической фазы, будучи характерным представителем этого класса материалов, отличается сильным взаимодействием между ВЗП и решёткой. В фокусе работы лежит аномалия свойств вискеров TaS3, наблюдающаяся при их одноосном удлинении, εc~0.4–0.7%, вдоль кристаллографической оси c: в области εc происходит снижение модуля Юнга [1], а также переход ВЗП в новое состояние, названное ультракогерентным [2]. Природа перехода пока не выяснена. Доклад посвящён исследованиям частотных и температурных зависимостей данной аномалии и других упругих свойств TaS3. Для изучения резонансов в работе использовалась методика гетеродинирования с частотной модуляцией (ГЧМ). Длина исследуемых образцов варьировалась от 2240 до 30 мкм, ширина – от 10 до 0.6 мкм. С помощью методики ГЧМ обнаружены резонансные пики в интервале частот f=10 кГц– 100 МГц; установлены собственные частоты и собственные моды возбуждаемых колебаний для образцов разной длины. Показано, что наиболее высокочастотные моды соответствуют возбуждению ультразвуковых стоячих волн, чего ранее не наблюдалось. Для данных мод в области εc обнаружено снижение f на величину, достигающую 11%. Показано [3], что этот минимум соответствует минимуму дифференциального модуля Юнга [1]. Изучение эволюции формы ВАХ образцов от удлинения в температурной области 78–120 К показало, что при температурах ниже 85 К в области εc сопротивление и пороговое поле растут скачкообразно. Сделан вывод, что переход от обычной ВЗП к ультракогерентной происходит через промежуточное состояние, отличающееся высокой степенью разупорядоченности. Также исследована температурная зависимость резонансных частот звуковых колебаний. Для образца длиной 500 мкм значение исследованной частоты составило 5 МГц. Обнаружено снижение частоты звуковой моды на 2.5% при изменении температуры от 80 до 220 К, которое нельзя объяснить удлинением образца из-за теплового расширения. Данный результат указывает на сильную температурную зависимость скорости звука в TaS3, что требует дальнейших исследований. Другой перспективной задачей остается поиск аномалий модулей упругости, связанных с предполагаемым возбуждением плазменных колебаний ВЗП.