Особенности формирования пьезоэлектрической анизотропии в поликристаллических сегнетоэлектриках Макарьев, Дмитрий Иванович

Введение к работе

Актуальность проблемы. Сегнетоньезоэлектрическая керамика (СПК) представляет собой напряженное поликристаллическое тело, состоящее из хаотически ориентированных, разбитых на домены кристаллитов. Основными критериями механически напряженного состояния кристаллитов СПК являются анизотропия спонтанной деформации в сегаетофазе и разброс кристаллитов по размерам, что индуцирует при фазовом переходе двойникование кристаллитов. Электрическое согласование кристаллитов при переходе в сегнето-электрическое состояние достигается путем их разбиения на антипараллельные домены, а также за счет экранирования спонтанной поляризации свободными носителями заряда, локализованными преимущественно в межкристаллитных прослойках [1]. Хаотическая ориентация кристаллитов ведет к усреднению свойств отдельных кристаллитов, вследствие чего СПК в неполяризованном состоянии обладает симметрией со/com.

Анизотропию СПК приобретает в результате поляризации электрическим полем. Появляется выделенное направление и симметрия СПК переходит в симметрию полярного цилиндра - оощ. Особый интерес представляет анизотропия пьезоэффекта, под которой подразумевают отношение вьезомодулей <і₃з/с1зі- По данным теоретических работ [2-4] она зависит от анизотропии диэлектрических проницаемостеи, доменной структуры кристаллитов, степени наполяризованности и многих других факторов. Из этих работ следует, что при определенных условиях может быть достигнута высокая, в том числе, и бесконечная анизотропия пьезоэффекта.

Практически каждый пьезоэлемент имеет несколько мод колебаний. Это обусловлено существованием в керамике трех независи-

мых пьезокоэффициентов и наличием гармоник основных мод колебаний. Подавляющее большинство случаев применения пьезоэффекта в технике сводится к использованию только одной моды колебаний. В раде случаев наличие у пьезоэлемента других мод колебаний, кроме используемой, никак не влияет на качество работы пьезоэлемента и прибора. В других случаях влияние не основных (паразитных) мод колебаний значительно снижает качество изделия. Поэтому желательно иметь пьезоэлемент с ярко выраженной одной модой колебаний, т.е. пьезоэлемент, обладающий высокой анизотропией пьезоэффекта. Этим обусловлен интерес к исследованию анизотропных материалов и к воздействиям, которые могут изменять анизотропию СПК. Анизотропию пьезоэффекта принято оценивать как отношением пьезомодулей йізІ<іг\, так и отношением коэффициентов . электромеханической связи толнщнных и радиальных мод колебаний Ki/Kp- К материалам с высокой анизотропией пьезоэффекта относятся материалы, у которых это отношение превышает 3 [5].

Экспериментальные работы по изучению поведения анизотропии реальных материалов на основе титаната свинца[6,7] указывают на наличие порогового значения поляризующего поля, при приложении которого анизотропия данных материалов становилась бесконечной, не возвращаясь к конечным значениям в процессе дальнейшего увеличения поляризующего поля, что не находит объяснения в рамках существующих теорий о влиянии микро- и мезострук-турного строения СПК на анизотропию. Четкой теории влияния макроскопических дефектов на анизотропию СПК вообще не существует, что оставляет вопрос о пороговом поляризующем поле, открытым.

Целью работы являлось определение условий формирования высокой анизотропии пьезосвойств при поляризации СІЖ. Для достижения цели было необходимо:

установить взаимосвязь между анизотропией пьезосвойств и режимом поляризации;

выявить характер изменения дефектной и доменной подструктур СІЖ в процессе поляризации и установить взаимосвязь с анизотропией пьезосвойств СІЖ;

определить возможность управления пьезоэлектрической анизотропией СПК различных составов.

Объекты исследования:

пьезокерамика на основе титаната свинца ІЖР-70, полученная методом горячего прессования и по обычной керамической технологии, в том числе модифицированная оксидами А1₂0₃, Sn0₂, Nb₂0₅;

пьезокерамические материалы на основе цирконата-титаната свинца ПКР-1, ПКР-7М, ГЖР-S, ПКР-13, ЦГС-19;

пьезокерамические образцы шестикомпонентной системы твердых растворов (ТР) (Pb,Sr)Ti0₃-PbZi03-PbNb2^i/303-PbWiaMg_1/203-PbW3/4Lij/403-PbNb_wNi,_/303+Ta₂05.

Похожие диссертации на Особенности формирования пьезоэлектрической анизотропии в поликристаллических сегнетоэлектриках

Механизмы структурных фазовых переходов и особенности динамики кристаллической решетки сегнетоэлектриков по данным спектроскопии комбинационного рассеяния светаЮзюк, Юрий Иванович

Особенности диссипации энергии в магнетиках и сегнетоэлектриках в области линейного откликаЖеланов Алексей Леонидович

Особенности диэлектрических и механических свойств сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков с магнитным упорядочениемСкрипченко Екатерина Анатольевна

Особенности упругих и неупругих явлений в полидоменных сегнетоэлектриках и сегнетомагнетиках в области линейного откликаШпилева Анна Витальевна

Влияние особенностей фононного спектра на диэлектрические, акустические и тепловые свойства сегнетоэлектриков и обычных диэлектриковТаганцев, Александр Кириллович

Особенности кинетики доменной структуры при циклическом переключении поляризации в сегнетоэлектрикахБатурин Иван Сергеевич

Особенности формирования структурных дефектов в полупроводниках A2B6, кремнии, германии и арсениде галлия с учетом влияния энергии дефекта упаковкиМозжерин, Александр Владимирович

Закономерности формирования, особенности структуры и свойства наноструктурных керамических покрытий из оксида алюминияПрозорова Майя Сергеевна

Особенности формирования наноразмерных металлических частиц методом ионной имплантации в стабилизированном диоксиде циркония и исследование его оптических и электронных свойствШенина, Мария Евгеньевна

Особенности формирования волн спиновой плотности и спиновых флуктуаций в слабых зонных магнетикахЛихачев, Дмитрий Владимирович