Физико-химические свойства систем Bi2O3-MenOm в твердом и жидком состояниях и разработка способов улучшения качества материалов на основе оксида висмута

• Автор: Белоусова, Наталья Викторовна
• Шифр специальности: 05.16.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 180 с.

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ

2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

2.1. Получение, применение и некоторые физикохимические свойства материалов на основе оксида висмута

2.2. Диаграммы состояния в системах на основе оксида висмута. .

2.3. Межфазное взаимодействие расплавов с твердыми телами . .

2.4. Вязкость и электропроводность расплавленных оксидов .

3. МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

3.1. Изучение межфазных взаимодействий в системах на основе оксида висмута.

3.2. Методика определения вязкости расплавов.

3.3. Методика измерения электропроводности.

3.4. Исследование фазовых равновесий в системах на основе оксида висмута.
3.5. Получение монокристаллов соединений на основе Вз и исследование их свойств
4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
4.1. Фазовые равновесия в системах на основе оксида висмута . . Выводы к разделу 4.1.
4.2. Вязкость и электропроводность расплавов на основе Вз
4.2.1. Система В3Си0
4.2.2. Системы В3Ме0 Ме Са Ва, Ъп, Сс1 .
4.2.3. Системы В3Ме3 Ме а, Ьа, Ее
4.2.4. Системы В2ОзМе Ме в, ве, 8п, Т.
4.2.5. Система В3У5
4.2.6. Некоторые закономерности вязкости и электропроводности жидких оксидов
Выводы к разделу 4.2
4.3. Межфазное взаимодействие расплавов на основе ВьОз с металлами и оксидами
4.3.1. Контактное взаимодействие расплавов на основе Вз
с твердыми металлами
4.3.2. Контактное взаимодействие в системах на основе Вз
с твердыми и жидкими металлами
4.3.3. Некоторые закономерности капиллярных явлений в системах на основе В3.
Выводы к раздел 4.3.
4.4. Получение соединений на основе Вз и исследование их свойств
4.4.1. Получение монокристаллов i2i и исследование
их свойств
4.4.2. Получение монокристаллов В4СезО2 и i2 и исследование их свойств.
4.4.3. Получение висмутсодержащих ВТСПпленок.
Выводы к разделу 4.4
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


В работе [] структуры висмутсодержащих соединений разделены на три большие группы, которые представлены в табл. Таблипа 1. Соединения с перовсюггаоЙ структурой АВ Соединения со слоистой перовскитоподобной структурой <№АРЧА»АРЬ»і)2' Соединения со смешано-слоистой перовскитоподобной структурой (Ві2)2+(Д1. Вао+1)2- • (Ві2Ог)2+(А„. ВгаО*и. Bj5Ti1. W1. ВІ2Ре. Ві2ТаОз. Ві2Юе*орторомбич. Ві9Ті3Ре-орторомбич. Ві3ТЇМЮ9 - орторомбич. Ві2ВаКЬ9 -орторомбич. Ь =0,3, с=0,5 Ві2РЬ]ЧЬ9 -орторомбич. Ь=0,0, с=2,3 п=3 ВіДізО^- орторомбич. Кюри, сохраняют эти свойства в широком интервале температур []. Пьезоэлектрические свойства таких сегнетоэлектриков представляют значительный практический интерес в связи с разработкой керамических пьезодатчиков, предназначенных для работы при повышенных температурах. Внимание исследователей, в первую очередь, привлекли соединения ВцТ! N3*, 5Вц/П,5, В1зТШЬ, В^ТС^Ои, на основе которых были разработаны высокотемпературные пьезокерамические материалы []. Смешанно-слоистые висмутсодержащие перовскитоподобные соединения (ВСМПС), представляющие собой одно из проявлений политигага [], также являются сегнегоэлектриками с высокой точкой Кюри []. Кроме того, керамика ряда ВСПС и ВСМПС перспективна для создания электромеханических фильтров, поэисторов, высокостабильных конденсаторов, рассчитанных на применение в широком рабочем интервале температур []. Практическое применение нашла еще одна группа соединений на основе оксида висмута. Они имеют структуру силленига - объемноцентри-рованную кубическую решетку, которая образуется при химическом взаимодействии оксида висмута с оксидами других металлов. В зависимости от химического состава кристаллов выделяют три морфологических типа силлснитов, относимых по габитусам конечных ростовых форм: 1- ромбо-додекаэдрический (В^БЮщ, В^ОеОзд В2ТЮ), 2- тригонтритеграэдри-ческий (ВтцОаОед, В8гпО№, В^МпОед, В^^еОад), 3- кубический <В5РО«, В5УО) []. Среди кристаллов со структурой силленига В1|2ТЮ2о представляет собой наиболее перспективный материал для применения в оптоэлектр онике из-за низкого полуволнового напряжения и хорошей фоточувсгвитель-ности в видимой и ближней УФ-областях спектра []. Основные параметры германо- и сшшкосилленитов представлены в табл. Таблица 2. Показатель пре- 2, 2,5! Тангенс потерь 0, 0. В частности, физические свойства германата висмута обусловили возможность его использования в нелинейной оптике и в физике высоких энергий ( сциншдляционная спектроскопия и электромагнитные калориметры) []. Авторы работы [] измерили некоторые оптические и электрические характеристики этого материала и отметили, что в отличие от германосилленита, он не обладает фотопроводимостью и является слабым пьезоэпектриком. В то же время сравнительно малая величина высокочастотного затухания, упругая изотропия кристалла в сочетании с достаточно малыми скоростями распространения упругих волн позволяет предположить перспективность материала для создания устройств акустоэлекгроники []. Синтез новых и расширение диапазона применений уже известных висмутовых соединений ставят задачу разработки и совершенствования технологии их получения. Поиск оптимальных технологических режимов выращивания монокристаллов данных соединений затрудняется по причи-'* не сложной физико-химической природы соответствующих бинарных систем. Для получения исходной шихты при выращивании монокристаллов германата висмута традиционно используют метод твердофазного синтеза ' [,]. Наиболее распространенным способом выращивания монокристаллов является метод Чохральского [,]. Отмечено [], что образование кристаллов правильной конфигурации с минимальными структурными дефектами во многом зависит от стабильности температурного градиента и кинематического состояния расплава в процессе выращивания, определяемых существованием двух типов конвекции - вынужденной и свободной. Достижение равновесия между этими режимами - создание плоской поверхности раздела фаз (или плоского фронта кристаллизации). В некоторых работах для выращивания монокристаллов германата висмута использовали метод направленной кристаллизации [] и метод Бриджмена [].