Термооптические и диэлектрические исследования сегнетоэлектрической фазы, индуцированной кальцием, в виртуальном сегнетоэлектрике SrTiO$_{3}$

Исследованы температурные изменения рефракции света, двупреломления, диэлектрической проницаемости и петель диэлектрического гистерезиса в монокристаллах Sr$_{1-x}$Ca$_{x}$TiO$_{3}$ с $x$ = 0.014 (SCT-1.4). Диэлектрические свойства исследованы в Sr$_{1-x}$Ca$_{x}$TiO$_{3}$ с $x$ = 0.007 (SCT-0.7). Выполнены расчеты ab initio равновесных структур и полных энергий трех низкотемпературных фаз для SrTiO$_{3}$ и CaTiO$_{3}$, на основании которых определена ожидаемая симметрия основного состояния их твердого раствора и направления спонтанной поляризации в индуцированной кальцием сегнетофазе в Sr$_{1-x}$Ca$_{x}$TiO$_{3}$. В SCT-1.4 выделен спонтанный вклад в рефракцию света, возникающий за счет спонтанного электрооптического эффекта, вызванного спонтанной поляризацией и ее флуктуациями. Из спонтанного вклада в рефракцию света на основе ранее развитого авторами фенологического подхода впервые количественно определены величины и температурные зависимости среднеквадратичных флуктуаций параметра порядка – поляризации $P_{sh}=\langle P^{2}_{fl}\rangle^{1/2}$ (ближний, локальный полярный порядок) в сегнетоэлектрической фазе. Из оптических и диэлектрических измерений в SCT-1.4 определено среднее значение спонтанной поляризации $P_{s}$ (вклад дальнего порядка). Проведены оценки величин $P_{sh}$ и $P_{s}$, характеризующих ближний и дальний порядок в сегнетофазе SCT-0.7. Определение в отдельности величин и температурных зависимостей $P_{s}$ и $P_{sh}$, которая значительно превышает величину $P_{s}$ в упорядоченной фазе, позволило на количественном уровне выявить новые особенности формирования индуцированной полярной фазы в Sr$_{1-x}$Ca$_{x}$TiO$_{3}$.