Влияние внешних статических воздействий на акустические свойства пьезоэлектрических кристаллов кубической симметрии

• Автор: Сорокин, Борис Павлович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1985
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 183 c. : ил

ГЛАВА I. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭФФЕКТЫ В ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ (обзор)
§1.1 Термодинамическое описание нелинейных явлений в
диэлектрических кристаллах
§ 1.2 Уравнения движения и уравнения состояния пьезоэлектрической среды, подвергнутой влиянию внешних воздействий
§ 1.3 Экспериментальные исследования нелинейных свойств
пьезо- и сегнетоэлектрических кристаллов
§1.4 Пути практических применений нелинейных эффектов
Выводы к I главе
Глава II. РАСПРОСТРАНЕНИЕ УПРУГИХ ВОЛН МАЛОЙ АМПЛИТУДЫ В АДЕНТРИЧНЫХ КУБИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ ПРИ ВНЕШНИХ СТАТИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ §2.1 Объемные акустические волны в кубических кристаллах
при наложении постоянного электрического поля
§2.2 Метод теории возмущений для определения коэффициентов управления скорости ОАВ электрическим полем
§2.3 Выбор направлений распространения ОАВ и ориентации
электрического поля для определения параметров
НЭМС ацентричных кубических кристаллов
§2.4 Влияние одноосных механических напряжений на условия
распространения ОАВ в ацентричных кубических кристаллах
Выводы к П главе
Глава III. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
§3.1 Методика ультразвуковых исследований

§3.2 Методы создания и регистрации внешних статических
воздействий
§3.3 Выбор рабочей кристаллофизической системы координат
в энантиоморфных кубических кристаллах
§3.4 Приготовление образцов
Выводы к Ш главе
ГЛАВА 17. НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ СО СТРУКТУРОЙ СИЛЛЕНИТА. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЙ
§4.1 Результаты экспериментальных исследований зависимостей 1Гг = в кристаллах со
структурой силленита
§4.2 Нелинейные параметры, линейные и нелинейные электромеханические свойства кристаллов со структурой
силленита
§4.3 Особенности распространения ОАВ в кубических
пьезоэлектрических кристаллах при воздействии постоянного электрического поля
§4.4 Оценка эффективности применения кристаллов со
структурой силленита в управляемых и нелинейных
устройствах акустоэлектроники
Выводы к 17 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Приложение I. Независимые компоненты тензоров электромеханических свойств кристаллов точечной группы 23. Перестановочные соотношения. Правила перехода к матричным обозначениям
Приложение 2. Независимые компоненты тензоров нелинейных электромеханических свойств кристаллов точечной группы 23. Перестановочные соотношения. Правила перехода к матричным обозначениям
ЛИТЕРАТУРА

Интерес к исследованиям нелинейных свойств твердых тел возник в 50-е годы и обусловлен как развитием представлений о природе энгармонизма межатомных взаимодействий, так и возможностями практических приложений в современных областях техники. Теоретическое представление и классификация нелинейных эффектов на основе равновесной термодинамики, сравнительно простые в случае центросимметричных сред, в работах Мэзона [I], затем Мак Магона [36] и Лямова [9] были развиты и для пьезоэлектриков. Для таких сред принято различать эффекты упругой, пьезоэлектрической, диэлектрической нелинейности и электрострикции. В анизотропных средах эти эффекты характеризуются тензорами соответствующих нелинейных электромеханических свойств (НЭМС). В последние годы интерес к возможно более полным исследованиям этих явлений стимулируется, главным образом, практикой применений таких материалов. Действительно, в устройстве, функции которого определяются только "линейными" свойствами материала, влияния нелинейности следует избегать. Напротив, существуют и потребности в материалах с максимально высокими значениями нелинейных параметров, например, для целей создания устройств на нелинейных взаимодействиях акустических волн между собой или с внешними электрическими полями [84]. Работами Грушки [46-49] положено начало систематического исследования нелинейного пьезоэффекта путем анализа влияния постоянного электрического поля на резонансную частоту образца из исследуемого материала. Применение ультразвуковых методов исследования зависимостей скоростей упругих волн от внешних электрических полей [56-60] позволяет, в принципе, определить все независимые компоненты тензора нелинейного пьезоэффекта. Анализируя результаты ультразвуковых исследований НЭМС, можно

Г« = iCc„+c|)4^[2a<4(:c,2*(i)d(,]I ,
Г12 = (г (Ctz 4 сД) 4 [о, + 02 4 (С'л + ) с/<, ]<^э ,
(2.20)
Qz = ІССм^Ь■*т&Ь+(с*+С$)сІ"]& , t = of, + -0- ■+ О, + (2Ь, - Щ)&
<-11 <-ji
Легко получить решения этого уравнения:
= % ~ A, d^I (Jll [НО]) } (2.21)
Л2 = X +Сх^ + Он+а^й (ЇЇ II [НО]) , (2.22)
Л3 = Л3 + Г04 + -^(2Ь,-%§■)]! (ЇЇII [001]) , (2.23)-
где jf, = 2 Со,, -С^) - собственное значение для быстрой
О j -
сдвиговой волны, - собственное значение для продольной волны, А3 = Q# + "ST - собственное значеW
ние для медленной сдвиговой продольно пьезоактивной волны.
Направления собственных векторов Ut были получены последовательной подстановкой каждого из X (2.2І-2.23)в (2.II). Из анализа решений (2.21-2.23) и направлений собственных векторов ясно, что в атом случае все три волны остаются "чистыми модами". Для экспериментального определения нелинейных параметров удобно ввести так называемые коэффициенты управления скоростью