Диэлектрические и пироэлектрические свойства униполярных кристаллов ТГС

• Автор: Кушнарев, Павел Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 134 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Домены, дефекты и полярная структура сегнетоэлектриков

1.1. Доменная структура и переключение поляризации

1.2. Тепловые свойства сегнетоэлектриков

1.3. Пироэлектрический эффект и методы его измерения

1.4. Температурно-частотная зависимость диэлектрической проницаемости

1.5. Влияние дефектов и примесей на электрофизические свойства сегнетоэлектрических кристаллов

1.6. Структура и свойства триглицинсульфата

Выводы по главе

Глава 2. Исследование пироэлектрических и диэлектрических свойств номинально чистых поляризованных кристаллов ТГС
2.1. Исследование полярных свойств ТГС методом динамического пироэффекта
2.2. Исследование диэлектрических свойств, предварительно поляризованных кристаллов ТГС
2.3. Исследование полярных свойств ТГС в диапазоне инфранизких частот переполяризующего электрического ноля
Выводы по главе
Глава 3. Моделирование распределения пирокоэффициента по толщине кристалла
3.1. Постановка задачи математического моделирования
3.2. Метод регуляризации для решения интегральных уравнений Фредгольма I рода

3.3. Моделирование координатных зависимостей
пирокоэффициента на основе решения интегрального уравнения Фредгольма I рода
3.4. Результаты моделирования
Выводы по главе
Заключение
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Интерес к изучению закономерностей переполяризации кристаллов группы триглицинсульфата имеет давнюю предысторию [1,2]. Процесс выращивания кристаллов триглицинсульфата сопровождается возникновением внутреннего смещающего электрического поля, которое образуется распределением по его объему составных дипольных комплексов и заряженных примесей [43,44]. При этом кристалл, выращенный выше точки Кюри, будет иметь систему полярных дефектов, распределенных по объему кристалла с равновероятным направлением дипольных моментов по и против полярной оси [31]. Напротив, кристалл, полученный ниже точки Кюри, будет иметь полярные примеси с преимущественной ориентацией дипольных моментов по одному направлению - вдоль вектора спонтанной поляризации. Каждый полярный дефект при Т<ТС представляет собой как бы зародыш несимметричной полярной фазы и при охлаждении кристалла ниже Тс определяет направление установления спонтанной поляризации.
Изменение температуры поверхности и внутренних слоев сегнетоэлектрического материала порождает многочисленные электрические эффекты, анализ которых позволяет оценить степень униполярности и наличие собственного электрического поля в исследуемых образцах. Тепловая волна, проникая в глубь кристалла, является аналитическим тепловым зондом, который может выявить неоднородности кристалла и особенности его теплофизических характеристик, что важно с точки зрения построения методик исследования свойств пироэлектриков. В литературе представлены данные, свидетельствующие об основной роли специально вводимых в образец примесей в формировании собственного электрического поля сегнетоэлектриков [147-149]. Однако особенности формирования внутреннего электрического поля в номинально чистых ТГС исследованы не в полном объеме.
Поэтому исследование униполярных и электрофизических свойств номинально чистых кристаллов группы ТГС, понимание особенностей

В работах [27, 29] установлена зависимость формы
пироэлектрического отклика от нелинейных пироэлектрических свойств сегнетоэлектрического кристалла с переменными теплофизическими характеристиками.
В работе [93] при помощи метода динамического пироэффекта исследованы процессы переполяризации в кристаллах титаната бария и дана оценка толщины поверхностного слоя. Исследования нелинейного динамического пироэффекта в кристаллах ТГС описаны в работах [94, 95]. Исследования позволили объяснить этот эффект процессами переполяризации в сильных электрических полях, вызванных большим градиентом температур. Электрическое поле, возникающее под воздействием градиента Температур, превышает коэрцитивное, что вызывает переполяризацию доменов.
Также эффективным может оказаться исследование образцов с помощью теплового эффекта Баркгаузена, который возможно наблюдать, используя метод динамического пироэффекта [2].
В работах [98, 99] при помощи метода динамического пироэффекта производится исследование поверхностных слоев некоторых сегнетоэлектриков. Анализировалась зависимость амплитуды пиротока от частоты тепловых импульсов. На основе оценки глубины проникновения тепловых волн, сделаны выводы о характере распределения поляризованности в поверхностном слое и толщине слоя. На основе анализа частотной зависимости пиротока с использованием модуляции теплового потока импульсами прямоугольной формы авторами были исследованы поверхностные слои кристалла ДТГС. В [99] предлагается метод непосредственного восстановления распределения поляризованности в поверхностном слое кристалла по форме пироотклика, наблюдаемого на экране осциллографа.
Для изучения пироэлектрических свойств сегнетоэлектриков широко применяются лазеры. Обнаружено, что воздействие лазера приводит к