Фазовые состояния, диэлектрические спектры и пироэлектрическая активность перовскитовых твёрдых растворов с различным характером проявления сегнетоэлектрических свойств

• Автор: Павелко, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 230 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Актуальность темы, цель и задачи работы, связь темы с таном научных работ, научная новизна, практическая значимость, основные научные положения, выносимые на защиту, достоверность, надежность и обоснованность полученных результатов, личный вклад автора в разработку проблемы, апробация результатов работы, публикации, структура и объем работы, краткое содержание глав.

Глава I (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1 Понятие о сегнетоэлектричестве. Классические сегнетоэлектрики, сегнетоэлектрики с размытым фазовым переходом, релаксоры

1.1.1 Понятие о сегнетоэлектричестве

1.1.2 Классические сегнетоэлектрики

1.1.3 Основные свойства сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом (РФП)

1.1.4 Сегнетоэлектрики - релаксоры

1.2 Исследование физической природы твёрдых растворов, проявляющих различный характер сегнетоэлектрических свойств: магнониобат свинца (РМ1), система РМИ-РТ, многокомпонентные твёрдые растворы с её участием

1.2.1 Диэлектрическая спектроскопия как метод исследования сегнетоэлектриков

1.2.1.1 Макроскопическое описание дисперсии диэлектрической проницаемости
1.2.1.2 Представление о распределении времен релаксации (Силшетричные, несимметричные и дискретные спектры)
1.2.2 Пироэлектрический эффект в сегнетоэлектриках и его использование для исследования состояния поляризованности
1.2.2.1 Методы исследования пироэффекта
1.2.2.2 "Статический" и "динамический"пирокоэффициенты. Влияние скорости изменения температуры на величину пирокоэффициента сегнетоэлектрика
1.2.2.3 Составляющие пироотклика в однородном температурном поле
1.2.2.4 Динамический пироэффект и дополнительные вклады
в пироотклик, обусловленные градиентным нагревом
1.2.3 Система(1-х)РЬт2/зМётОГхРЪТЮз (РШ-РТ) (0<х<1,0)
1.2.4 Многокомпонентные твердые растворы
1.3 Сегнетомагнетики на основе ШИеОз и его твердых растворов.
История развития. Современное состояние проблемы
1.3.1 Мультиферроики, сегнетомагнетики, феррит висмута
1.3.2 Магнитные свойства феррита висмута и его твердых растворов
1.3.2.1 Феррит висмута в сильных магнитных полях
1.3.2.2 Магнитные свойства эпитаксиальных плёнок феррита висмута
1.3.2.3 Магнитные свойства твердых растворов феррита
висмута с ионами редкоземельных элементов
1.3.3 Электрические и диэлектрические свойства феррита висмута и его твердых растворов
1.3.3.1 Сопротивление, запрещенная зона
1.3.3.2 Диэлектрические свойства
1.3.3.3 Диэлектрическая проницаемость феррита висмута при воздействии постоянного магнитного поля
1.3.3.4Диэлектрические аномалии примагнитных фазовых переходах
Краткие выводы. Постановка цели и задач работы
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И
ИССЛЕДОВАНИЯ ОБРАЗЦОВ
2.1. Объекты исследования
2.1.1. Бинарная система (1 -х)РЬ2г03-хРЬ ТЮ3 (ЦТС, Р2Т)
2.1.2. Бинарная система (1-х)РЪ ЫЬ2/3Му,/303-хРЪТI03 (РМЛ-РТ)
2.1.3. Твердые растворы четырехкомпонентной системы 0.98(хРЬТЮ3-уРЬгЮз- 2РЬМЪтМ&1/303) - 0.02РЬСеО3 (I, II, III, IV, V-разрезы)
2.1.4. Феррит висмута и твёрдые растворы бинарных систем В11.хАхБе03, где А = РЗЭ
2.1.5. Обоснование необходимости и возмоэюности исследования систем ТР с малым концентрационным шагом, Ах < 1 мол.% (0,25 0,50 мол. %) и
надежности полученных при этом результатов
2.2. Методы получения образцов
2.2.1. Изготовление керамик, оптимизация условий синтеза и спекания
2.2.1.1 Приготовление образцов бинарной системы (1-х)РЬАг03-хРЬТЮ3..
2.2.1.2. Получение образцов бинарной системы
(1-х)РЬ т2/3Мё1/303-хРЬТЮ3 (РШ-РТ)
2.2.1.3. Специфика и спекание образцов четырехкомпонентной системы 0.98(хРЬТЮ3 - уРЬХгОу- гРЬМЬ2/3Му1/303) - 0.02РЬСеО
(I, II, III, IV, V - разрезы)
2.2.1.4. Специфика синтеза и спекания образцов В11_хАхРе
2.2.2 Механическая обработка
2.2.3. Металлизация
2.2.4. Поляризация
2.3. Методы исследования образцов
2.3.1. Рентгенография
2.3.2. Определение плотностей
(измеренной, рентгеновской, относительной)
2.3.3. Исследования микроструктуры
2.3.4. Измерения диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих характеристик при комнатной температуре
2.3.5 Исследование относительной диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь в широком интервале температури частот
2.3.6 Анализ полученных результатов методом аппроксимации с помощью программного продукта “Расчет мнимой и действительной частей диэлектрической проницаемости по формулам Коула-Коула,
Дэвидсона-Коула, Дебая и Гаврилиака-Негами
(Анализ Коула-Коула ЮКОМП 4.0)”
2.3.7 Исследование зависимостей свойств электрофизических свойств объектов от напряжённости электрического поля (реверсивные, поляризационные и деформационные характеристики
2.3.8. Изучение магнитодиэлектрического эффекта
2.3.9 Исследование пироэлектрической активности
ГЛАВА 3. ДЕФОРМАЦИОННЫЕ, ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ, ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И РЕВЕРСИВНАЯ НЕЛИНЕЙНОСТЬ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ МНОГОКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ РМІЧ-РТ И РЪТ
3.1 Измеренные, рентгеновские и относительные плотности образцов твердых растворов
3.2 Фазовая картина в системе 0.98(хРЬТЮ3-у РЬКгОг- гРЬМЬ2/3Мр 1/303) -0.02РЬСеО3 при комнатной температуре
3.3 Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие параметры объектов при комнатной температуре
3.4 Термочастотные характеристики твердых растворов системы
0.98(хРЬТЮ3-у РЬггОг- Д>Ьт2/3Мр1/303) - 0.02РЬ6еО
в широком интервале температур и частот
3.5 Влияние на свойства твёрдых растворов 0.98(хРЬТЮГу РЬКгО$-іРЬМЬ2/3Мр//зО3) — 0.02РЬЄеО3 внешних электрических полей высокой напряжённости
3.5.1 Электромеханический гистерезис
3.5.2 Петли диэлектрического гистерезиса
3.5.3 Реверсивная нелинейность диэлектрической проницаемости
3.6 Эволюция сегнетоэлектрических свойств твёрдых растворов многокомпонентной системы при изменении пропорционального соотношения её базовых компонентов
Краткие выводы
С* = СО+коЯСу1, (1.20 6)
где х = КС — время релаксации. Заметим, что уравнения не учитывают величины Дебаевский спектр с ненулевой е» можно смоделировать трехэлементной схемой (рис. 1.10) с комплексной емкостью:
, с*=сс 1(С„-С,)/(1 + /сох) (1.21)
Параметры дисперсии С*, как легко показать, зависят от способа соединений элементов. Для рис. 1.3 а и рис. 1.3 6 время релаксации, низко- и высокочастотный пределы дисперсии С* равны, соответственно:
х = (С,+С2)11, С„ = С,СШ=С1С2/(С1+С2), (1.22а)
х = КСЬ С0 = С{+Съ СШ=С2. (1.22 б)
1.2.1.2 Представление о распределении времен релаксации (Симметричные, несимметричные и дискретные спектры).
Дебаевская дисперсия е* и экспоненциальная функция отклика, соответствующие единственному времени релаксации, для конденсированных сред наблюдаются редко. Поэтому возникли представления о распределении времен релаксации. Функции отклика выражаются через функцию распределения логарифмов времен релаксации £(1пт) [21]. Соответственно,
Р(1) = |я(/ят)ехр|-(г/т)]с1(7«т)
(Ь 23)
ДО = ]'я(/ит)х“1 ехр1-(г/х)]с1(/«т),

характеризуют отклик на выключение и включение поля и называются, соответственно, ступенчатой и импульсной функциями отклика. В этом случае комплексная е* представляется в виде [21]:
(1.24,
До 1 + г(0Х
причем, в частном случае, когда функция распределения я(1ш:) является дельтафункцией, спектр Е* (1-24) является дебаевским.