Сегнетоэлектрические свойства монокристаллов ниобата бария-стронция с примесями редкоземельных металлов

• Автор: Салобутин, Виктор Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тверь
• Количество страниц: 134 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
1.1. Кристаллическая структура кристаллов ЭВК
1.2. Свойства кристаллов ЗВИ
1.2.1 Основные свойства сегнетоэлектриков - релаксоров
1.2.2. Сегнетоэлектрический фазовый переход и диэлектрические свойства ЭВМ
1.2.3. Петли диэлектрического гистерезиса и сегнетоэлектрическое переключение кристаллов БВК
1.3. Общие закономерности импульсного переключения сегнетоэлектриков
1.4. Постановка задачи
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Описание экспериментальных установок, методик исследований и погрешностей измерений
2.1.1. Измерение диэлектрической проницаемости
2.1.2. Квазистатический метод измерения пирокоэффициента
2.1.3. Определение пьезокоэффициентов методом резонанса-
антирезонанса
2.1.4. Установка для исследования процессов переключения
по методике Мерца
2.1.5. Методика исследования петель пироэлектрического тока методом динамического пироэффекта
2.1.6. Методика поляризации исследуемых образцов
2.2. Объекты исследования

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ НА ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД И СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ вВХ
3.1. Влияние легирования редкоземельными элементами на
ФАЗОВЫЙ ПЕРЕХОД В КРИСТАЛЛАХ ЗВИ
3.2. Особенности действия электрического поля на диэлектрические свойства в кристаллах БВЫ в районе фазового перехода
3.3. Обсуждение экспериментальных результатов
ГЛАВА 4. ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КРИСТАЛЛОВ 8ВХ:0.61 С ПРИМЕСЯМИ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫМИ МЕТАЛЛАМИ
4.1. Пироэлектрические свойства кристаллов ЗВИ
4.1. Влияние легирования редкоземельными примесями на пьезоэлектрические свойства кристаллов ЗВ№0
ГЛАВА 5. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕПОЛЯРИЗАЦИИ
В КРИСТАЛЛАХ 8В1Ч
5.1. Характеристики импульсного переключения кристаллов ЗВХ
5.2. Особенности переключения кристаллов ЗВИ
5.3. Обсуждение процессов переключения ЗВЫ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Физика сегнетоэлектриков является одним из важных и практически значимых разделов физики твердого тела. Практическое применение сегнетоэлектриков в разных областях техники обусловлено их основными свойствами: высоким значением диэлектрической
проницаемости, большой пьезоэлектрической активностью, диэлектрической и оптической нелинейностью, наличием спонтанной поляризации и связанного с ней пироэлектрического эффекта. Физические свойства сегнетоэлектриков определяются доменной структурой, которая может быть реориентирована внешним воздействием.
В конце 50-х гг. [1] было положено начало исследованиям новой группы сегнетоэлектриков, названных позже сегнетоэлектриками-релаксорами (РСЭ). Эти кристаллы характеризуются широким размытием фазового перехода (ФП), значительной частотной дисперсией диэлектрической проницаемости в области ФП и, как следствие, значительной нелинейностью свойств. Природа и феноменология РСЭ до сих пор является предметом дискуссий. В области размытого фазового перехода РСЭ, наряду с обычными сегнетоэлектрическими свойствами проявляют особенности, характерные для стеклообразного состояния. Благодаря размытию фазового перехода некоторые практически важные параметры РСЭ (диэлектрическая проницаемость, пироэлектрический коэффициент, пьезоэлектрические коэффициенты) имеют большие и слабо зависящие от температуры значения. Для применения РСЭ интересно использовать возможность сдвига размытого фазового перехода в область комнатных температур.
Ниобат бария-стронция (БВИ) относится к сегнетоэлектрикам-релаксорам. Высокие электрооптические коэффициенты (превышающие электрооптические коэффициенты кристаллов группы дигидрофосфата калия и ниобата лития), высокие пиро- и пьезоэлектрические коэффициенты

полях. Поле активации для большинства сегнетоэлектриков уменьшается с увеличением Т.
В сильных полях вероятность зародышеобразования резко возрастает, поэтому < £5” и С = ?/’, поэтому в сильных полях зависимость (Е) носит степенной характер [56, 57]:
1з~Еп, (1.8)
в частном случае для кристалла ТГС !(Е) вырождается в прямую (см. рис. 1.8). Для многих сегнетоэлектрических кристаллов в определенных интервалах полей характерна степенная или экспоненциальная зависимость Ц (Е) [56-58].
Рис. 1.8. Зависимость обратного времени переключения кристалла ТГС от напряженности приложенного поля [56].
Переключение обычных сегнетоэлектриков имеет место уже в ПОЛЯХ Е<ЕС. Для модельного ТГС переключение в Е«ЕС. В некоторых случаях вводится понятие порогового поля начала переключения, например, поле старта скачков Баркгаузена [56].
При переключении в полях, меньших Ес, переключается лишь часть объема кристалла. Авторы работы [59, 60] при переполяризации кристаллов ВаТЮз в интервале полей от Е<ЕС до Е>ЕС обнаружили экстремальную зависимость времени переключения от напряженности приложенного поля