Особенности дискретного энергетического спектра протонов в нанометровых слоях протонных полупроводников и диэлектриков

Abstract

Аннотация: выполняется строгое квантово-механическое исследование дискретного энергетического спектра протонов, двигающихся в невозмущенном потенциальном поле в кристаллах с водородными связями (КВС) при блокирующих контактах на границах образца. Расчетным путем обнаружены эффекты наноразмерного состояния КВС, проявляющиеся в аномальных снижениях теоретических значений максимального количества уровней энергии в потенциальных ямах (примерно на 99 % в сравнении с исходными измеренными при микрометровой толщине образца) для протонов, релаксирующих в области низкотемпературных (50-100К) экспериментальных максимумов тангенса угла диэлектрических потерь tgδ(T) Эти эффекты объясняются переходом диэлектрика в квазисегнетоэлектрическое состояние, характеризуемое аномально высокими значениями вещественной компоненты комплексной диэлектрической проницаемости ( ) 6 2,5(-:)3,5•10 наноразмерных слоев КВС при сверхнизких температурах (4-25К). Abstract: a rigorous quantum-mechanical study of the discrete energy spectrum of protons moving in an undisturbed potential field in hydrogen bonded crystals (HBC) with blocking contacts at the boundaries of the sample is performed. The effects of the nanoscale state of the HBC were found by calculation, manifested in anomalous decreases in the theoretical values of the maximum number of energy levels in potential wells (by about 99% compared to the initial ones measured at a micrometer thickness of the sample) for protons relaxing in the region of low-temperature (50-100К) experimental maxima of the dielectric loss angle tangent tgδ(T) . These effects are explained by the transition of the dielectric to a quasi-ferroelectric state, characterized by abnormally high values of the real component of the complex dielectric permittivity ( ) 6 2,5(-:)3,5 •10 of nanoscale layers of HBC at ultra - low temperatures (4-25К).