Исследование состава, строения и свойств кристаллов семейства лангасита в зависимости от условий выращивания

• Автор: Доморощина, Елена Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ с.3

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Современные требования к материалам, используемым для изготовления различных пьезоэлектрических устройств. Основные пьезоэлектрические кристаллы, применяемые в промышленности. Кристаллическая струкгура, методы выращивания, физические и

пьезоэлектрические свойства с.8

1.1.1. Кварц БКЭД с.

1.1.2. Берлинит А1Р с.

1.1.3. Танталат и ниобат лития 1лТаОз и 1лЮз с.

1.1.4. Тетраборат лития Ы2В4О7 с.

1.1.5. Цинкит пО с.

1.1.6. Селениты В2ОеО и В2о с.
1.2. Персискшвный материал для использования в иьезотехнике и
акустоэлектронике лангасит ЕазСазБЮн, ЬОБ с.
1.2.1. Особенности кристаллической структуры с.
1.2.2. Фазовая диаграмма тройной системы Саз Ьа2Оз БЮ2 с.
1.2.3. Выращивание крупногабаритных кристаллов с.
1.2.4. Основные виды структурных дефектов с.
1.2.5. Физические свойства с.
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Способ выращивания монокристаллов семейства лангасита с.
2.1.1. Исходные вещества и способ получения монокристаллов с.
2.1.2. Методы исследования с.
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Кристаллы шихтового состава ЬазЗа4Са8О
Са811 с.
3.2. Кристалл шихтового состава 35.i. ЬазОа4Сало.8бОи Оа8 с.
3.3. Кристалл шихтовою состава ЬазСазБЮм с 0.2 вес. избытком ОагОз с.
3.4. Кристалл шихтового состава I35i.9.1 ЬазОа4Оа8о.9Сео. Ом Са8Се11 с.
4. ОПТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ЭКСПРЕССМЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРИСТАЛЛАХ ЛАНГАСИТА с.
5. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ ЛАНГАСИТА
6. ДРУГИЕ КОМПОЗИЦИИ КРИСТАЛЛОВ СЕМЕЙСТВА ЛАНГАСИТА с. 3
6.1. Кристалл 35.5.5 с. 4
6.2. Кристалл ТазОа5 5ИЬо. с.7
6.3. Кристалл Са.зИЬСаз84 с.
ОСТ ЮВНЫЕ ВЫВОДЫ с. 1
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Вначале использовались кристаллы турмалина и тартрата натрия калия так называемая сегнетова соль. С г. В х XX века получило широкое развитие производство кристаллических фильтров. Резонаторы для этих фильтров чаще всего в это время изготовлялись из этилендиаминотартрата НОТ 3 и тартрата калия ДКТ 4. Эти кристаллы, однако, гигроскопичны и нестойки к высокой температуре 1. В дальнейшем пьезоэлекфические резонаторы и фильтры изготовлялись главным образом из монокристаллов кварца. В г. ТаОз, в г. А1РС4 и фресноит ВаТЮ8, в г. ГВСЬ. Эти 4 кристалла обладают двумя замечательными свойствами они имеют кристаллографические ориентации с нулевым при С температурным коэффициентом частоты ТКЧ упругих колебаний, возбуждаемых резонансным элекгрическим полем, и коэффициент электромеханической пьезоэлектрической связи, определяющий ширину полосы пропускания пьезоэлектрического фильтра, у этих кристаллов выше, чем у акварца. В х годах XX века в СССР только кристаллы танталата лития находились в стадии разработки для замены кварца в фильтрах и перестраиваемых генераторах. Работа проводилась в НПО Фотон, но технологические проблемы, обусловленные сегнетоэлектрической природой кристаллов танталата лития, не позволили получить существенный положительный результат. К используемым в настоящее время пьезоэлектрическим кристаллам относятся кварц 8 Юг, ниобат лития 1ЛМЪ, танталат лития ЫТаОз, тетраборат лития 1л2В7, берлинит А1Р, цинкит 2пО, селениты висмута ВигвеОго и ВцЮ, фресноит ВаТЮ8, лангасит ЬазСаЮ, из которых наиболее перспективными являются 8Ю2, ЫЫЬОз, 1л2В7, А1Р, и з5i4. Кварц наиболее распространенный пьезоэлектрический материал. Практическое применение имеет его амодификация пр. РЗ или Р2, которая при температуре 3С переходит в Р модификацию пр. Р при 0С образуется атридимит, выше С акристобалит, а при температуре С кварц начинает плавиться. При фазовых переходах кристаллы кварца испытывают значительные механические деформации, приводящие их к растрескиванию, поэтому кварц не может быть выращен их расплава и охлажден до комнатной температуры без разрушения. Структура кристаллов а кварца параметры ячейки а4. А показана на рис. Кристаллофизические оси в а кварце располагаются так, что ось направлена вдоль оси симметрии 3, ось X
электрическая ось совпадает с осью Рис. У механическая ось направлена перпендикулярно грани призмы 6. По оси X кристаллы кварца обладают наибольшим пьезоэффекгом. Электрические напряжения, приложенные по оси X, вызывают механические деформации по оси У. Положительным считается то направление оси X, в котором при растяжении образуется положительный заряд. Для технических целей в настоящее время чаще используются монокристаллы синтетического кварца. Кристаллы, встречающиеся в природе, имеют массу от долей грамма до нескольких тонн, а масса природных кристаллов кварца, применяемых в технике, обычно составляет 00 г. Большинство природных монокристаллов не являются идеальными, а всегда содержат некоторые структурные дефекты. Так, например, кристаллы кварца могут содержать одновременно правые и левые кристаллы, называемые оптическими или бразильскими двойниками. Также встречаются так называемые электрические двойники дофинейские или швейцарские, которые образуются срастанием двух областей с элементарными ячейками, развернутыми на 0 друг относительно друга вокруг оси Ъ. Кроме того, относительно редко возникают гак называемые японские двойники, оптические оси которых образуют между собой угол 1. Синтетические кристаллы кварца выращивают гидротермальным методом из водного раствора при высоких давлениях и температурах ниже фазового аР перехода , который, по существу, воспроизводит природные условия образования кварца. Современная технология выращивания синтетического пьезокварца основана на послойном наращивании кварца на предварительно ориентированную затравку, используемую в качестве центра ориентированной кристаллизации. В качестве затравок для выращивания кварца используются прямоугольные базисные пластины 2среза и пластины, повернутые относительно него на 5, 8 . Допускаемая погрешность ориентировки затравок .