Влияние электрического поля на фазовые переходы, диэлектрические и пьезоэлектрические свойства монокристаллов (1-x)PbMg1/3Nb2/3O3-xPbTiO3

• Автор: Емельянов, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОКРАЩЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ

ГЛАВА I. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ С РАЗМЫТЫМ ФАЗОВЫМ

ПЕРЕХОДОМ (обзор литературы)

1.1 Основные свойства сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом

1.2 Методы выращивания монокристаллов твердых растворов (1-х)РЬМе1/зИЬ2/зОз-хРЬТЮз (РМИ-хРТ)

1.3 Электромеханические свойства РМИ-хРТ

1.4 Диэлектрические свойства РМЫ-хРТ

1.5. Влияние постоянного электрического поля на диэлектрические

свойства РМИ и РМЫ-хРТ

1.6 Выводы

ГЛАВА II. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Выращивание монокристаллов (1 -x)PbMgl/зNb2/зOз-xPbTiOз
2.2 Измерение зависимости диэлектрической проницаемости от температуры при различных приложенных электрических полях
2.3 Измерение пьезоэлектрических модулей и теплового расширения монокристаллов
2.4 Измерение зависимости пьезоэлектрических модулей от напряженности приложенного постоянного электрического поля
ГЛАВА III. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (1 -х)РЬМ£1/3ИЬ2/зОз-хРЬТЮ3
(0.06 <х< 0.4)
3.1 Зависимость температуры максимума е ’ от напряженности
приложенного постоянного электрического ПОЛЯ

3.2 Влияние приложенного электрического поля на аномалию е’(Т) соответствующую переходу из тетрагональной в ромбоэдрическую (моноклинную) фазу в монокристалле 0.65РЬМ§|/з№>2/зОз-0.35РЬТЮз
3.3 Модели, описывающие полевую зависимость температуры максимума диэлектрической проницаемости, в релаксорах
ГЛАВА IV. Е,Т ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ (00 ^-ОРИЕНТИРОВАННЫХ МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (1-х)РЬМе„зИЬ2/зОз-хРЬТЮз (0.06 < х < 0.4)
4.1 Е-Т фазовые диаграммы
4.2 Зависимость обратной диэлектрической восприимчивости (диэлектрической жесткости) от постоянного электрического поля
ГЛАВА V. ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
МОНОКРИСТАЛЛОВ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ (1-х)РЬМв,/3ИЬ2/зОз-хРЬТЮз (0.06 < х < 0.4)
5.1 Концентрационные и температурные зависимости пьезомодуля Дзз
5.2 Влияние приложенного постоянного электрического поля на величину
и температурную зависимость пьезомодуля с/31
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ПУБЛИКАЦИИ АВТОРА
ЛИТЕАТУРА

Актуальность выбранного направления
Сегнетоэлектрики (СЭ) с размытыми фазовыми переходами, часто называемые, вследствие сильной частотной зависимости величины ет и температуры Тт максимума диэлектрической проницаемости е, сегнетоэлектриками-релаксорами [1-17], характеризуются гигантскими значениями диэлектрического, пьезоэлектрического и электрострикционного откликов. Благодаря этим свойствам они находят все более широкое практическое применение в различных областях приборостроения (ультразвуковая техника, медицинские диагностические приборы, компоненты систем высокоточного позиционирования и др. [17-24]). В частности, монокристаллы (1-д;)РЬМ§1/з№>2/зОз -хРЬТЮз (РМ14-;сРТ), составы которых близки к морфотропной границе между ромбоэдрической (или моноклинной) и тетрагональной фазами, после поляризации вдоль направления [001] проявляют гигантскую пьезочувствительность [17-24]. Этот факт сделал их одними из наиболее изучаемых объектов современного пьезоэлектрического материаловедения. Наряду с прикладными исследованиями разрабатываются модельные представления о фазовых переходах и природе необычных свойств релаксоров, в том числе и свинецсодержащих в рамках интенсивно развивающейся физики неупорядоченных конденсированных сред. Несмотря на достигнутый в последние годы значительный прогресс в разработке этих модельных представлений [7,11-15,25-28], остается ряд нерешенных проблем.
Магнониобат свинца РЫУ^/зМ^/зОз (РМИ) и твердые (ТР) растворы РМЫ - хРТ на протяжении многих лет являются популярными модельными объектами для изучения свойств релаксоров. Добавление к классическому релаксору РМИ типичного сегнетоэлектрика титаната свинца открывает возможность постепенно изменять свойства материала от релаксорных до сегнетоэлектрических, что удобно для исследований особенностей их свойств [14,15,20,22,29-31]. Другая возможность радикального изменения

использования представлений о случайных полях для объяснения порогового характера зависимости Тт(Е) в РМЫ-хРТ.
Наиболее распространенным методом построения фазовых Е,Т-диаграмм является исследование температурных зависимостей диэлектрической проницаемости при различных режимах приложения постоянного электрического поля. Вместе с тем, у керамических образцов как чистого РЫЛ, так и твердых растворов РМЫ-хРТ, аномалии на зависимостях е'(Г), соответствующие индуцированию СЭ фазы, выражены очень слабо (рис. 1.9, 1.10). Несколько более четко эти аномалии проявляются на температурных зависимостях е" и ^5 (рис. 1.9), однако и при использовании этих данных точность определения температуры перехода невелика. В отличие от этого, в (11 ^-ориентированных кристаллах РМИ индуцирование СЭ фазы электрическим полем в режиме БС и разрушение индуцированой СЭ фазы при нагревании в режимах грНаБС или PH сопровождаются появлением на зависимостях е'(Т) острых максимумов (рис. 1.13, 1.14а). В (00 ^-ориентированных кристаллах РММ-хРТ
соответствующие аномалии в'(Т) имеют вид ступенек (рис. 1.14 Ь,с,с1), которые выражены более четко, чем у керамических образцов (рис. 1.9,1.10).
В ряде работ [58, 63, 159] рассматривается влияние постоянного электрического поля на диэлектрические свойства (11 ^-ориентированных кристаллов РМ№ Наиболее подробные исследования проведены в работе [58]. Установлено, что в режиме БС при полях, превышающих некоторое пороговое значение (~1.6 кВ/см) на температурных зависимостях е'(Т) и е"(Т) появляется особенность, которая зависит от величины приложенного электрического поля. При малых полях на зависимости еТ) виден только излом. При увеличении внешнего поля эта особенность превращается в ярко выраженный пик и смещается в область более высоких температур (рис. 1.13). Температура дополнительного максимума не зависит от частоты измерительного поля. При напряженности постоянного электрического поля Е > 4.5 кВ/см дополнительный пик сливается с основным максимумом еТ),