Фазообразование и связи состав-структура-свойства в сегнетоактивных материалах на основе ниобатов натрия и феррита висмута

• Автор: Садыков, Хизир Амирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 181 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. БЕССВИНЦОВАЯ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ КЕРАМИКА НА ОСНОВЕ НИОБАТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ, МУЛЬТИФЕРРОИКИ: ИСТОРИЯ, ТЕХНОЛОГИЯ, ПЕРСПЕКТИВЫ.

(ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 .Бессвинцовая сегнетоэлектрическая керамика на основе ниобатов щелочных металлов

1.2. Мультиферроики

Выводы к главе

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ

2.1. Объекты исследования. Обоснование выбора

2.2. Методы получения образцов

2.3. Методы исследования образцов
Выводы к главе
ГЛАВА 3. БИНАРНАЯ СИСТЕМА ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ Ха1ЧЬ0з-СиГМЬ
3.1. Соединения типа АМЬ206 и твердые растворы с их участием..
3.2. Фазообразование в бинарной системе твердых растворов (1-х)МаКЪ03-х/2Си№>
3.3. Зависимости структуры твердых растворов от термодинамической предыстории (квалификации МЬ205)
3.4. Микроструктура керамик
3.5. Диэлектрическая спектроскопия твердых растворов системы..
3.6. Пьезоэлектрические характеристики твердых растворов системы
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ЭФФЕКТРЫ МОДИФИЦИРОВАНИЯ НИОБАТОВ
ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
4.1. Модифицирование твердых растворов на основе системы ХаМЬ03-1л№>

4.2. Особенности кристаллической структуры модифицированных керамик
4.3. Зеренное строение 1л-содержащих ниобатных материалов
4.4. Электрофизические характеристики твердых растворов при комнатной температуре
4.5. Диэлектрическая спектроскопия модифицированных твердых растворов на основе системы 1Ча№Ю3-1ЛМЮ3 системы
4.6. Особенности термочастотного «поведения»
4.7. Влияние оксида меди на диэлектрическое «поведение» керамик на основе
ниобатов натрия-лития в сильных смещающих электрических полях..
Выводы к главе
ГЛАВА 5. МОДИФИЦИРОВАНИЕ ФЕРРИТА ВИСМУТА (В1ГеОэ)
5.1.1. Возможности повышения термической устойчивости мультиферрои-
ка В1Ре03 путём варьирования катионного состава
5.1.2. Модифицирование феррита висмута оксидными соединениями Зб-металлов
5.1.3. Модифицирование феррита висмута оксидами высокозарядных элементов и стеклообразующими добавками
5.2. Особенности микроструктуры и диэлектрических свойств модифицированного В1Ге
5.3. Диэлектрические спектры модифицированного В1Ре
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СПЕКТРЫ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ НИОБАТОВ ШЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования
Наиболее практически востребованным направлением в физике конденсированного состояния является физика функциональных материалов. При этом в настоящее время наибольшее внимание исследователей и разработчиков радиоэлектронной аппаратуры привлекают материалы, не содержащие токсичные элементы, что продиктовано введением новой законодательной базы (DIRECTIVE 2002/95/ЕС OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL of 27 January 2003 on the restriction of the use of certain hazardous substances in electronic equipment // Official Journal of the European Union. - 2003. - № 37. - P. 19-23), запрещающей традиционное применение свинца в пьезотехнических отраслях. Именно поэтому возобновился и усилился интерес к композициям на основе ниобатов щелочных металлов (Н1ЦМ), феррита висмута (BiFe03) — перспективным базовым средам для создания устройстав микро-, наноэлектроники, спинтроники. Однако неучет особенностей их физико-химического состояния и его зависимости от условий фазообразования объектов привел во многих случаях к недостоверности и невоспроизводимое получаемых экспериментальных результатов, а также невозможности их использования на практике. В связи с этим представляется актуальным установление закономерностей фазообразования и формирования корреляционных связей между кристаллографическими характеристиками структуры, зеренным строением и макрооткликами твердых растворов (ТР) на основе НЩМ, BiFe03, что и стало целью настоящей работы.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Осуществить анализ библиографических сведений о НЩМ (с акцентом на ТР ниобатов натрия - лития), композициях на основе феррита висмута.
2. Изучить влияние условий фазообразования на процессы формирования кристаллической структуры, микроструктуры, диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих свойств выбранных объектов и на этой основе оптимизировать технологические регламенты их получения с надежными, воспроизводимыми характеристиками.
3. Определить пути направленного изменения физических свойств рассматриваемых ТР вариацией их условий фазообразования, являющихся как деталями технологий, так и проводимых экспериментов.

точек [140; 141];
- композиционные структуры, построенные на основе концепции самоорганизации химических систем [137; 138].
1.2. Мультнферроики
Три класса кристаллических твердых тел: ферромагнетики, сегнетоэлсктрики и сегнетоэластики; - несмотря на разную природу происходящих в них фазовых переходов (ФП) демонстрируют целый ряд сходных свойств (формирование доменов, аномалии физических свойств в окрестности перехода, наличие гистерезиса и других). В 1969 году японский ученый Кетзаро Айзу объединил эти три класса веществ в один с общим названием ферроики, что связано с наличием в их английском названии общей приставки «ферро» [147]. Мультиферроики - класс кристаллических твердых тел, в которых сосуществуют хотя бы два из трех параметров порядка: магнитного, электрического или механического. Материалы, обладающие одновременно магнитным и электрическим упорядочением, называют сегнетомагнетиками [148]. Взаимодействие электрической и магнитной подсистем может проявляться в них в виде ряда эффектов, например, магнитоэлектрического (МЭ) эффекта [148].
Исследования сегнетомагнетиков начались в 1961 году с открытия линейного МЭ эффекта у монокристаллов оксида хрома (III) [149]. В настоящее время получено более 80 однофазных сегнетомагнетиков либо в виде индивидуальных соединений, либо их ТР. Только два из них, а именно, Ре3В7013С1 и МЛ3В7О13С1 - естественного происхождения.
Длительное время мультиферроики представляли чисто академический интерес, поскольку они обладали либо недостаточно высокими значениями МЭ эффекта при температурах, близких к комнатным, либо достаточно заметным МЭ эффектом, но при температурах, значительно ниже комнатной. Так, очень большой, в общепринятой терминологии «гигантский» МЭ наблюдался у оксида хрома (Сг203) (3.7Т0'12 Кл(м2 Э)'1), а в материале ТЬР04 он составил (3-10'10 Кл(м2 Э)'1) [150], но при температурах менее 2К.
В последнее время, после открытия гигантского МЭ при комнатных температурах [151], значительно возрос интерес к исследованиям в данном направлении, что также связано с совершенствованием технологии исследований и возможностью, как следствие этого, наблюдать новые явления, зачастую перспективные для практического