Пироэлектрические свойства кристаллов группы ТГС в условиях модуляции температуры

• Автор: Прокофьева, Наталья Борисовна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 131 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1 1. Пироэлектрический эффект

1.1.1. Общие сведения о пироэффекте

1.1.2. Нелинейные пироэлектрические явления

1.1.3. Пироэлектрический эффект в условиях градиента температуры

1.2. Экспериментальные методы исследования

пироэлектрического эффекта

1.3. Влияние модуляции температуры сегнетоэлектрика

на пироэлектрический эффект
1.4. Температурный гистерезис физических свойств
сегнетоэлектрических кристаллов
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
2.1. Методика исследования пироэлектрических свойств
2.2. Экспериментальная установка по измерению
пироэлектрических характеристик
2.3. Расчет распределения температуры по толщине образца
в условиях квазистатических измерений
2.4. Расчет колебаний температуры в образце в условиях
динамических измерений
2.5. Методика параллельного исследования пиротока и
визуального наблюдения доменной структуры
2.6. Образцы
2.7. Погрешности измерения
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ
3.1. Влияние частоты модуляции теплового потока на температурные зависимости пирокоэффициента кристаллов ДТГС

3.2. Температурные зависимости пирокоэффициента
кристаллов ДТГС при воздействии тепловых потоков
разной плотности
3.3. Температурный гистерезис пироэлектрического
коэффициента и диэлектрической проницаемости кристаллов ДТГС
3.4. Влияние внешнего электрического поля на температурный
гистерезис пирокоэффициента и диэлектрической проницаемости кристаллов ДТГС
3.5. Пироэлектрические свойства и температурный гистерезис
кристаллов ДТГС, легированных Ь-а-аланином
3.6. Влияние скорости и направления прохождения фазового
перехода на пироотклик кристаллов ДТГС
3.7. Пироэлектрический коэффициент и диэлектрическая
проницаемость кристаллов ТГС в условиях
модуляции температуры
3.8. Пироэлектрические свойства кристаллов ТГС,
легированных Ь-а-аланином и хромом
3.9. Температурный гистерезис пироотклика в кристаллах
германата свинца
ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ .
4.1. Влияние модуляции температуры сегнетоэлектрика на
пироэлектрические характеристики
4.2. Роль градиента температуры в квазистатических и динамических
измерениях пироэлектрического коэффициента
4.3. Обсуждение причины температурного гистерезиса
пирокоэффициента и диэлектрической проницаемости
кристаллов группы ТГС
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. За два последних десятилетия усилиями теоретиков и экспериментаторов достигнуты крупные успехи в понимании различных явлений, происходящих вблизи точек структурных фазовых переходов, и все же «проблема фазовых переходов в целом, несомненно остается одним из главных магистральных направлений макрофизики» [1]. Фазовые переходы часто сопровождаются возникновением нового физического качества у системы, в частности сегнетоэлектричества. Сегнетоэлектричество является одним из интенсивно развивающихся разделов физики твердого тела. Почти все основные явления в сегнетоэлектриках - переполяризация, пироэффект, пьезоэффект, фоторефракция и др. - связаны с наличием спонтанной поляризации и возможностью ее изменения под воздействием различных факторов. Всестороннее исследование температурной зависимости спонтанной поляризации - пироэлектрического эффекта - представляет наибольший интерес при использовании униполярных или поляризованных сегнетоэлектрических материалов в практических целях для измерения интенсивности радиации, малых изменений температуры, получения изображений распределения температурных полей различных объектов.
В последнее время в литературе появились сообщения о том, что в классических сегнетоэлектриках с фазовым переходом второго рода в районе точки Кюри появляются особенности поведения физических свойств, характерные для фазовых переходов первого рода, в частности, температурный гистерезис диэлектрической проницаемости и электропроводности. В научном плане достаточно актуален вопрос о поведении основных характеристик сегнетоэлектриков вблизи точки фазового перехода в неравновесных условиях, например, в условиях

динамического, описываемого градиентом поляризации. В работах [83,88] проведено сравнение укв и уд на образцах ТГС и ДТГС, легированных а -аланином. Авторы отмечают, что положение максимумов, также как и максимальные значения, пирокоэффициентов при независимом измерении квазистатическим и динамическим методами не совпадают. Различие укв и уд может быть связано как с релаксационными процессами, обусловленными объемными зарядами на неоднородностях кристалла, так и с различием временных характеристик процессов изменения спонтанной поляризации и степени униполярности образцов.
1.3. ВЛИЯНИЕ МОДУЛЯЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКА НА ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
При практическом применении сегнетоэлектриков в качестве рабочего материала измерительной аппаратуры широко используется модуляционная техника, приводящая к периодическим во времени изменениям, например температуры, электрического поля, механических напряжений и др. Целью такой модуляции является обеспечение оптимальных условий работы измерительной радиоаппаратуры, и частота модуляции должна быть достаточно малой по сравнению с характерными частотами процессов, происходящих в самом сегнетоэлектрике, так, чтобы были обеспечены условия равновесности. Обычно в таких условиях предполагается, что измеряемые в эксперименте величины можно считать равновесными, а их температурные поведение и аномалии - такими, как следует из термодинамической теории.
Авторы работ [89,90] обращают внимание на то обстоятельство, что измеряемые в эксперименте средние по периоду модуляции значения величин могут не совпадать с равновесными, а их температурные аномалии могут иметь место не в точке фазового перехода Тс вследствие того, что при усреднении суммируются вклады от всего интервала модуляции.