Тонкопленочные и керамические материалы на основе KNbO3 и (La,K)MnO3 для композитных мультферроиков: синтез и свойства

• Автор: Манкевич, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Основываясь на сведениях о локальной структуре октаэдров , полученных из данных Xспсктроскопин, а также на ранее полученных данных рентгеновской дифракции установлено, что в ниобате калия реализуется именно модель переходов типа смещения 4. Физические свойства ниовата калия. Материалы на основе ниобата калия сравнительно недавно начали привлекать исследователей изза возможности практического использования пьезоэлектрических, нслинейнооп гических и других свойств этого соединения. Впервые сегнетоэлектрические свойства у пиобата калия обнаружил в г. Маттиас и Ремейка 7. Эти исследования в дальнейшем дополнил Ширане и др. Точка Кюри кристаллов ЮЧЬОз 5С в процессе охлаждения эти кристаллы обнаруживают ту же последовательность фазовых переходов, что и ВаТЮз. Полярная фаза ниже 5С обладает тетрагональной симметрией, при 5С симметрия становится ромбической и, наконец, при С ромбоэдрической. Все эти фазовые переходы являются переходами первою рода и обнаруживают заметный температурный гистерезис рис. Рис. Диэлектрические измерения, проводимые на ниобаге калия, зачастую были осложнены отсутствием методик выращивания монокристаллов подходящего качества. Значения спонтанной поляризации весьма отличны у разных авторов табл. Расчтные значения спонтанной поляризации в некоторых случаях хорошо согласуются с экспериментальными данными. Лиан и др. С. Они обнаружили, что доменные стенки ведут себя активно только в малом температурном диапазоне 5 0 С вблизи температуры перехода из орторомбической в тетрагональную модификацию при 5 С. Из этого следует, что вблизи температуры фазового перехода процесс поляризации должен протекать исключительно легко. И действительно многие исследователи отмечают, что процесс поляризации эффективно проходит при температуре чуть меньшей температуры фазового перехода из орторомбической в тетрагональную фазу 0 5 С даже при приложении малых электрических полей . Таблица 2. Трибвассер г. Хыоэт г. С 2. Кам и Хенкель г. Реста и др. Гюнтер г. Сзот и др. Ким и Юун г. Фонтана и др. Клееманн и др. С . Пьезоэлектрическе свойства. Одним из наиболее важных свойств ниобата калия являются его пьезоэлектрические свойства. Пьезоэлектрический эффект есть совокупность явлений, линейно пропорционально связывающих механические напряжения деформации с электрическим полем индукцией, поляризацией. Величины е, и И являются полярными тензорами 3го ранга и называются пьезоэлектрическими коэффициентами. Уравнения, приведнные в левом и правом столбцах 1, описывают соответственно прямой и обратный пьсзоэффскты. Уравнения 1 в общем случае весьма громоздки. Однако в большинстве конкретных случаев изза симметрии кристаллов часть коэффициентов оказываются равными нулю или равными друг другу. КЫЬОз при комнатной температуре существует пять независимых коэффициентов гу. Различные исследователи определяли пьезоэлектрические, электроонгические и упругие константы ниобата калия , , . Значения соответствующих констант приведены в приложении. О ОД 0,4 0,6 0. Рис. Зависимость величины пьезомодулей 1. КМЬО от концентрации доменов параллельных полю. Т С. Доменная структура ниобата калия сильнейшим образом влияет на его функциональные свойства. Для различных применений монодоменное состояние не всегда является оптимальным. Так кристалл, поляризованный вдоль псевдокубической оси 1 не являющийся монодоменным, демонстрирует более высокое значение пьезокоэффициента, по сравнению с 0поляризованным кристаллом . Это также подтверждается работой Тополова В. Ю. . Теоретически исследуя полидоменные кристаллы ниобата калия, показано, что такой кристалл будет обладать девятью пьезокоэффициентами у, вместо пяти, а пьезоэффект максимален, когда кристалл состоит из одинакового количества разно ориентированных доменов рис. Чувствительность пьезоэлектрических свойств к доменной структуре требует специальных условий хранения поляризованных кристаллов, в частности, стоит избегать нагрузок превышающих 2 кПа, а большие нагрузки выше 6 МПа, способны практически полностью поменять поляризацию в монокристаллической пластине .