Диффузия в керамиках YBa2 Cu3 O7-x и PbZr x Ti1-x O3

• Автор: Усачева, Валентина Петровна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 152 с.

Содержание
Введение

Глава I. Диффузия в высокотемпературных

сверхпроводниках и сегнетоэлектриках

Диффузия в УВагСизОу.*

Диффузия в PbZrvTiKr03

Анализ состояния проблемы и постановка задачи исследования

Глава II. Методика эксперимента

Глава III. Диффузия в керамике TBa2Cu307.x

§ 1. Диффузия серебра

Перераспределение серебра в керамике YBCO

Электроперенос
Диффузия при комнатной температуре
Влияние гамма-облучения на диффузию серебра
§2. Диффузия меди
§3. Диффузия золота
§4. Диффузия кобальта
§5. Диффузия цинка
§6. Исследование диффузии из объемного источника с использованием трансмутационных изотопов
§7. Обсуждение результатов
Выводы
Глава IV. Диффузия серебра, золота и платины в керамике
PbZr^Tii^Cb
Диффузия серебра
Электромиграция серебра
Диффузия золота и платины
Выводы
Глава V. Модель диффузии примеси в керамике
Выводы
Общие выводы
Литература

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Изучение атомной диффузии в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) и сегнетоэлектриках представляет интерес как с практической, так и с научной точки зрения.
Практический интерес в диффузионных исследованиях в указанных соединениях связан с диффузионно-контролируемыми процессами, такими, как синтез, пластическая (высокотемпературная) деформация, а также взаимодействие с подложкой, антикоррозионными покрытиями и контактами (электродами). Важным аспектом здесь является влияние примесей на свойства ВТСП-материалов и сегнетоэлектриков. Примеси могут, с одной стороны, специально вводиться в материал с целью его модификации, а с другой стороны, могут попадать в материал или удаляться из него при различных технологических операциях. Изменение концентрации примесей, а также собственных компонент решетки зачастую приводит к существенному изменению свойств ВТСП-материалов и сегнетоэлектриков. Так, введение серебра в высокотемпературный сверхпроводник УВагСизСЕ* увеличивает критическую плотность тока [1, 2], повышает критическую температуру сверхпроводимости [49, 50], улучшает механические характеристики [3] и повышает устойчивость материала к воздействию внешней среды [4, 51]. Введение кобальта в УВагСлцОу^ приводит к изменению структурных характеристик [5], а также транспортных и магнитных свойств материала [6,7]. Проникновение платины и золота в сегнетоэлектрик РЬ2гТіОз вызывает его деградацию [8]. Испарение кислорода из УВа^О^СЬ-* при повышенных температурах приводит к потере сверхпроводящих свойств [9]. Из-за взаимодиффузии изготовление низкоомных контактов к оксидным ВТСП-керамикам становится сложной технологической проблемой [10]. Термообработка, применяемая в технологии получения пленок ВТСП, зачастую

А.Т. Козаков и др. [104] исследовали процессы, протекающие при взаимодействии окиси серебра А§20 с высокоплотной керамикой УВСО (плотностью 98% от теоретической). При этом использовались методы рентгеноспектрального микроанализа и растровой электронной микроскопии. Порошок А§20 помещался между образцами керамики, и полученная слоистая структура подвергалась термообработке. Было обнаружено, что в интервале 350 - 600°С при времени термообработки более 10 часов начинается проникновение серебра в кристаллиты, а выше 350°С происходит образование конгломератов серебра в межкристаллитных промежутках, и диффузия серебра ускоряется. Основываясь на полученных результатах, авторы сделали вывод о том, что в высокоплотной керамике УВСО на начальной и завершающей стадиях процесса доминируют различные механизмы диффузии - объемный и зернограничный, соответственно.
Диффузия в сегнетоэлектрике РЬ7гТЮ
РЬ2гТЮз (Р2Т) - сегнетоэлектрик со структурой перовскита - является одним из материалов, используемых в устройствах памяти, а также для изготовления пьезоэлектрических элементов. Как отмечалось выше, при создании таких устройств и элементов возникают проблемы, связанные с диффузией и электромиграцией ионов металла из электродов [105, 106], а также со взаимодиффузией ионов металлов, содержащихся в сегнетоэлектрике и в электродах [107]. Число работ, посвященных исследованию диффузии в Р2Т-материалах, невелико.
Г.И. Донцов и др. [108] с использованием радиоактивных изотопов 9ЬЪс и 110mAg исследовали самодиффузию циркония и диффузию серебра в пьезокерамике ЦТС-19 (плотность 7,6 г/см3, средний диаметр зерна 5 мкм). Диффузионный отжиг проводился в интервале 600-1000°С. На профиле