Электрические свойства кристаллов триглицинсульфата, выращенных при температуре ниже 00C

• Автор: Юрьев, Алексей Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 104 с. : ил.

1. РОСТ И СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ТРИГИЦИНСУЛЬФАТА

ЕЕ Строение и свойства кристалла триглицинсульфат (ТГС)

1.2. Униполярность и внутренние смещающие поля в сегнетоэлектриках

1.3. Нелинейные свойства сегнетоэлектриков

1.4. Влияние примесей на диэлектрическую нелинейность ТГС

1.5. Электронная эмиссия сегнетоэлектрических материалов

1.6. Особенности поведения воды и водных систем при низких температурах

2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Выращивание кристаллов триглицинсульфата из раствора ниже 0°С..5]

2.2. Диэлектрические исследования низкотемпературных кристаллов ТГС

2.3. Влияние условий роста на диэлектрическую нелинейность кристаллов ТГС

3. ОТЖИГ ДЕФЕКТОВ И РЕЛАКСАЦИЯ СВОЙСТВ
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ТРИГЛИЦИНСУЛЬФАТА
3.1. Релаксация диэлектрических свойств низкотемпературного кристалла ТГС
3.2. Влияние низкотемпературного «отжига» на свойства кристаллов ТГС 6?
3.3. Влияние высокотемпературного «отжига» на свойства кристаллов ТГС
4. ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ ИЗ КРИСТАЛЛОВ ТГС,
ВЫРАЩЕННЫХ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.

Актуальность темы.
Сегнетоэлектрические кристаллы играют заметную роль в науке и технике. Одним из так называемых «модельных» кристаллов является триглицинсульфат (ТГС, химическая формула (NH2CH2COOH)3.-H2S04), свойства которого хорошо изучены, и который, кроме того, обладает уникальной практически важной пирочувствительиостью. Актуальной задачей физики сегнетоэлектричества по-прежнему остается управление их характеристиками или получение кристаллов с заданными свойствами. Факторами, которые позволяют модифицировать свойства материала, очевидно, являются введение примесей или дефектов при различных , воздействиях, в том числе в процессе роста кристалла. Известно, что на свойства сегнетоэлектрического триглицинсульфата ТГС большое влияние оказывают различного рода примеси, всегда имеющиеся даже в номинально “чистом” кристалле. В литературе отмечается важная роль диапазона температур, в котором выращивается кристалл. Кристаллы триглицинсульфата являются водорастворимыми и их свойства в значительной степени определяются водородными связями. Состояние водородных связей в кристаллах ТГС можно изменять за счет условий их роста, например, изменяя температуру раствора. Традиционно указанные » кристаллы выращивают при комнатной и при более высоких температурах. В то же время особый интерес представляет зарождение и рост кристаллов при температурах, близких к точке эвтектики (О °С + -7 °С) раствора “триглицинсульфат - вода”, при которых водородные связи в воде и водных растворах могут претерпевать существенные изменения. Выращиванию кристалла ТГС при отрицательных температурах вблизи точки эвтектики, исследованию свойств «низкотемпературного» кристалла ТГС и посвящена настоящая работа.

Цель работы.
Целью настоящей работы являлось исследование электрических свойств кристаллов триглицинсульфата, выращенных при температурах ниже О °С, а также стабильность этих свойств во времени и от внешних воздействия температуры и электрических полей.
Задачи работы:
• Выращивание кристаллов триглицинсульфата при температурах ниже 0°С.
• Анализ температурной зависимости диэлектрической проницаемости полученных кристаллов для определения точки Кюри и типа фазового перехода. Исследование основных диэлектрических параметров характерных для сегнетоэлектриков.
• Изучение доменной структуры кристаллов триглицинсульфата, выращенных при температурах ниже О °С, и определение степени монодоменности.
• Исследование релаксации электрических свойств кристаллов в зависимости от времени хранения при нормальных условиях.
• Анализ влияния внешних воздействий - температуры и электрического поля на доменную структуру и электрические свойства низкотемпературных кристаллов триглицинсульфата.
• Исследование термостимулированной электронной эмиссии с поверхности низкотемпературных кристаллов.
Объект и методики исследования. Объектом исследования являлись кристаллы триглицинсульфата, выращенные при температурах ниже О °С, образцы для исследований были получены путем скола по плоскости спаянности, для электрических измерений на образцы наносились электроды напылением серебра в вакууме. Исследования диэлектрической проницаемости и тангенса угла потерь проводились цифровым измерителем импеданса ЬСЯ83. Измерения частотных зависимостей диэлектрической проницаемости проводились по стандартной схеме с помощью цифрового мультиметра-генератора МБ 1932. Петли диэлектрического гистерезиса наблюдались и обрабатывались на цифровом осциллографе ОБС486. Эмиссионные исследования проводились по стандартной методике в вакууме
нарушенной поверхности льда восстанавливаться [17]. Поверхностное плавление заключается в наличии на поверхности льда тонкого слоя жидкости (квазижидкого слоя) при температурах ниже О °С. Толщина слоя с понижением температуры уменьшается от нескольких сот нанометров около О °С до нескольких ангстрем. Гипотеза о существовании тонкой пленки жидкости на поверхности льда была впервые выдвинута М. Фарадеем в 1859 г.
Поверхностное плавление обычно объясняется тем, что поверхностная свободная энергия уменьшается вследствие смачивание поверхности [17, 61]. Формированию слоя жидкости препятствует возрастание объемной свободной энергии из-за превращения «вода - лед». Таким образом, равновесная толщина квазижидкого слоя определяется противоборством двух эффектов. Она зависит от температуры в соответствии со степенным законом с показателем -1/3; б = б0 а(Тпл - Т)”1/3. Понимаемый таким образом механизм образования квазижидкого слоя не специфичен для льда, а свойственен большинству веществ [62].
Толщина слоя жидкости неодинакова для граней {1010} и {0001}, что подтверждается экспериментальными и теоретическими работами. В работе [64] приводится моделирование толщины квазижидкого слоя для этих двух граней, сделанное методом молекулярной динамики. Толщина слоя получается при моделировании ниже экспериментальной, однако общий ход температурной зависимости совпадает с экспериментом.
Сообщается об измерении толщины квазижидкого слоя в пористом кремнии [62]. В порах кремния жидкий слой на поверхности льда существует, начиная с - 30 °С, причем температурная зависимость толщины
/гр 'т,—0,60
отличается от обычной и изменяется пропорционально (Тпл - 1)
Данных о влиянии солей и других веществ, присутствующих во льду, на толщину квазижидкого слоя, в известной нам литературе не обнаружено.