Получение, структура и свойства керамических соединений системы SrTiO3-BiScO3

• Автор: Даньшина, Елена Павловна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 161 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Соединения на основе 8гТЮ3 и соединения на основе Ш8с03 (обзор)

1.1 Структура и свойства БгТЮз и В18с03

1.2 Влияние примесей на структуру и свойства 8гТЮ3

1.3 Керамические твердые растворы на основе В18сОз

1.4 Постановка задачи исследования

Глава 2 Получение образцов и методы исследований

2.1 Получение керамических образцов системы 8гТЮ3- В18сОз

2.2 Методы исследования состава, структуры и свойств образцов

2.2.1 Обоснование выбора методов исследования

2.2.2 Изучение диэлектрических свойств
2.2.3 Метод дифракции обратно рассеянных электронов
2.2.4 Другие методы исследования
Глава 3 Особенности кристаллической структуры и фазового состава керамических образцов системы 8гТЮ3 - В18с03
3.1 Изменение кристаллической структуры керамических образцов системы ЭгТЮз - В18с03 в зависимости от состава
3.2 Фазовая неоднородность
3.3 Особенности диэлектрических свойств
Глава 4 Размытый фазовый переход и релаксорные свойства в системе 8гТЮ3- В18с03
4.1 Определение характеристик размытого фазового перехода
4.2 Анализ диэлектрических свойств в области размытого фазового перехода в рамках модели сферического стекла
4.3 Диэлектрическая релаксация в области размытого фазового

перехода
4.4 Особенности упругих свойств в окрестности температуры
Бёрнса
Глава 5 Высокотемпературная диэлектрическая релаксация и
электропроводность в системе БгТЮз - В18с03
5.1 Высокотемпературная диэлектрическая релаксация
5.2. Определение времени релаксации
5.3 Электропроводность при высоких температурах
Основные результаты и выводы
Список использованных источников

Введение
Актуальность темы
Создание двух- или многокомпонентных систем является традиционным и эффективным способом физического материаловедения, позволяющим разрабатывать новые материалы со свойствами, превосходящими свойства индивидуальных компонент системы, а в ряде случаев, получать материалы с новыми свойствами, которыми не обладают отдельные компоненты системы.
Соединения со структурой перовскита демонстрируют многообразие физических свойств (сегнетоэлектрические, сегнетоэластические, пьезоэлектрические, ферро- и ферримагнитные, высокотемпературная сверхпроводимость и т.д.), благодаря чему находят широкое применение как уникальные объекты исследования для фундаментальной науки, так и перспективные материалы для разнообразных практических применений.
Разрабатываемая в диссертационной работе перовскитовая система 8гТЮз - ЕНБсОз является новой системой. Ее краевые компоненты при комнатной температуре характеризуются существенно различной кристаллической структурой (кубической РтЗт структурой у БгТЮз и моноклинной С2/с у ЕПЗсОз), а 8гТЮз является, кроме того, виртуальным сегнетоэлектриком. Поэтому можно ожидать, что при некоторых молярных концентрациях будет происходить переход от одной кристаллической структуры к другой, в том числе, и посредством формирования промежуточных фаз, обладающих сегнетоэлектрическими свойствами за счет частичного замещения ионов 8г+2 ионами ВГ3 и ионов ТГ4 ионами 8с+3.
С позиции физики конденсированного состояния исследование системы 8гТЮз - В18с03 позволяет установить возможность и закономерности формирования сегнетоэлектрического состояния (или релаксорного состояния) в двухкомпонентных твердых растворах, состоящих из несегнетоэлектрических компонент.
С точки зрения возможных практических применений результаты

диэлектрические аномалии, связанные с фазовым переходом в температурном диапазоне 30 ч- 210°С, причем составы с псевдокубической структурой на температурных зависимостях диэлектрической проницаемости имеют размытые максимумы, что характерно для релаксоров, а составы с тетрагональной структурой имеют острые максимумы диэлектрической проницаемости.
Образцы состава (Ко.5В1о.5)ТЮз - ЕЙБсОз - РЬТЮз с 0,35 < х < 0,70 были получены по стандартной керамической технологии. По данным рентгеноструктурного анализа образцы с 0,35 < х < 0,38 имели
ромбоэдрическую структуру, с 0,42 < х < 0,70 - тетрагональную структуру, переход от ромбоэдрической структуры к тетрагональной происходит при увеличении х. Область МФГ лежит в диапазоне концентраций 0,38 < х < 0,42. Новый высокотемпературный пьезокерамический состав 0,30(Ко.5В1о,5)ТЮз -0,30В18сОз - 0,40РЬТЮз, лежащий в области МФГ, показывает превосходные электрические свойства, а именно: Тт = 384°С, с{33 = 247 пКл/Н, кр = 0,389, Рг- 19,41 мкКл/см2, Е = 2,25 кВ/мм.
При изучении структуры и свойств керамических образцов системы ВаТЮз - В18сОз было установлено, что предел растворимости В18сОз в структуре перовскита ВаТЮз составляет х ~ 0,4. Систематические структурные изменения от сегнетоэлектрической тетрагональной структуры до псевдокубической структуры были обнаружены при комнатной температуре для составов с х = 0,05 ч- 0,075. Диэлектрические измерения обнаружили постепенный переход от обычного сегнетоэлектрического поведения до размытого фазового перехода со специфическими релаксорными характеристиками в образцах, содержащих от 1 до 10 мол.% В18сОз. Релаксорное поведение было изучено на основании модели Вогеля - Фулчера, что позволило сделать следующие оценки: энергия активации 0,2 - 0,3 эВ, характеристическая частота попыток 1013Гц, температура замораживания от 177 до 93°С в зависимости от состава.