Введение к работе
Актуальность. Сегнето- и антисегнетоэлектричэскиэ (СЭ и СЭ) фазовые перехода занимают видаое место среди проблем финки фазовых переходов, что связано как с важностью получен-ых фундаментальных результатов, так и с обширными применени-ми сегветоактивных материалов в технике и промышленном про-зводстве.
Осноезой объем мирового производства промышленных сегне-окерамических изделий приходится на материалы, изготовленные а основе цирконата-титаната свинца (ВДС) с добавлением раз-ичного рода модификаторов. Одним из наиболее часто пркмэняе-ых модификаторов является олово, завещающее цирконий, в сис-эмо ЩС. Материалы, содержащие небол"иое количество титана эсколько процентові к песятки процентов олова обладают АСЭ войствами и находят применение в преобразователях энергии, спользующих индуцированный электическич полем фазовый пере-од между СЭ и АСЭ состояниями в устройствах различного- на-иачения, например, в устройствах однократного действия, вы-вобождэющих электрический заряд при механическом ударе, в . зтройствах прецизионных перемещений типа "Включено/Выключе-э" и так далее.
Эти материалы являются, с одной стороны, наименее изу-энными как по физическим свойствам, так и по возможностям зхнических применений. С другой стороны, к-.терес к ним и ко-ичоство публикаций в последнее время увеличивается. Среди опросов, рассматриваемых в литературе, пока нет ответа на ледукщия вопрос: на каких именно физических состояниях рабо-чют известные преобразователи энергии, использующие СЭ-АСЭ эзовый переход. Неопределенность здесь велика, так как толъ-з в чистом цирхонато свинца (ЦС> известны три СЭ фазы. Раб -зет ли данный материал ца одной из них и если да, то на ка-ій именно? Или возможны новые, пеизвестаыв до сих пор СЭ фа-.1? Ответ на эти вопросы и изучение соответствующие фаз на металлах даст осі. чванно для предсказание возможностей и? -істнь'х материалов и облегчит поиск новых.
Основная часть работы срязапа с использованием сильного
электрического поля для исследования полиморфизма в кристаллах. Этот метод, показав свою эффективность, еще, однако, не имеет большого распространения, и количества-результатов, полученных с его помощью по двухкомпонентным системам,.не хватает для проведения обобщений по схеме "химический состав -структура - физические свойства". В связи с этим, решая частные задачи диссертации, мы не оставляв надежды, что исследование системы твердых растворов PoZr^^Sn^g (ШС) в дополнение к ранее проведенным исследованиям а силовых поля: PbZr. ТІ 0„, PbZr. HI 0- в сумме даст минимально достаточ-ньш материал для лервых обобщений и приведет к сбнаруженю хотя бы простых закономерностей.
Цель диссертации состоит в разработке методов выращивания и получении кристаллов системы твердых растворов циркона-та-станната свинца (ЦСС) Г^г^ Sn Оэ при О С х 0,6; построении и исследовании фазовых диаграмм температура - состав (Т,х-)и температура - состав - электрическое поле (т,х,Е~) і идентификации in фаз, а такме исследовании фазовых переходов которые в ііерспективе могут быть использованы для преэбразо вателей энергии, работающих на вынужденном фазовом переходе.
На защиту выносятся следующие основные научные положе ния:
-
Использование метода массовой кристаллизации из раст вора в расплаве с применением в качестве растворителя свинцо во-борагного расплава позволяет получить пластинчатые крис таллы PbZr1_xSnx03 при 0^г< 0,6 с высокой однородность состава.
-
Фазовая Т.я-диаграмма твердых растворов PbZrlKSnxO с О х < 0,6, кроме параэлектричвской (ГО) содэржит три ром бичэские фазы (PI, PII, РШ) и две ромбоэдрические СРЭ1
Р Г) фазы, сосуществующие в четырех трехфазных течках.
Кроме обычных и ранее описанных для ромбических фа ?bZrO_ и Pbflf03 двойниковых границ, в фазах PI, PII, Р III кристаллов ?bZr1_xSnx03 сущэствует граница S-типа, ориентацк которой является функцией температуры и концен рации 60
іО-нюс двойниковых компонент.
2. Фазовая Т.х.Е-диаграмма кристаллов PbZr1x3nx03 содержит, по крайней мере, четыре СЭ фазы, имсюудо значительную імзлектрическую поляризацию, семь лилий фазовых переходов и :етыре трехфазные точки.
4, При замене циркония в кристаллах РЬ2гОя оловом, равно :ак и другими химич?сктаи элементами IV группы (Ті, Ні), ос-ювиыэ изменения фазовой У.я.Е-дааграммы связаны со смещения-іи линий фазовых переходов между ромбическими фазами; при ітом температуры тройных точек типа "две ромбические фазы иное одна ромбоэдрическая" обратно пропорциональны, а текпе-)?туры тройных точек типа "дще ромбоэдрические фазы плюс одна юмбическая" прямо гоопорциопальны концентрациям замещающего момента.
Научная новизна. Впервые выращена кристаллы твердных іастворов IbZr Sn О (О % х і 0,6) и проведоны комплексные [сследования рентгеноструктурными, оіггичоскими и диэлектри-юскими методами фаз и Фазовых переходов, в том числе в :&ерхсилъных электрических нолях.
Теоретическая значимость и практическая ценность резуль--атов. Теоретическая значимость результатов работы определятся тем, что .установленные фазовые диаграммы сі. темы', обла-щкфЯ СЭ и АСЭ свойствами, дополняит и существенно расширяют :звестные экспериментальные данные, необходимые для развития еорик фазовых переходов в сегнето- и антисегиетоэлектркках.
Практическая данность работы определяется тем, что оло-юсодерхащие твердые растворы являотся компонентном многих ;огнето-п>.езоэлектричеоких материалов, используемых в част-юсти для микропозициоиирования, и новая информация о фазах и іззивьіх переходах системы твердых растворов ЦСС может бьпь іспользован*. при разработке таких материалов.
Достоверность и обоснованность научных выводов. Дэсто-арность результатов исследования подтверждается ' хордачм И" югласованием с ранее полученными для других; СЭ кристаллов
другими авторами и другими методами, а также согласованием с общими теоретическими представлениями.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на научном семинаре отдела кристаллофизики НИИ физики Ростовского госуниверситета; VII Европейской конференции по сегнетоэлектрикам (Франция, Дижон, 1991); XIJ Европейской конференции кристаллографов (Нидерланды, Энс-хеде, 1992); XIII конферэяции гю физике сегнзтоэлекгрикор (Росойч, Тверь, 1992).
Публикации. По материалам диссертационной работы автором опубликовано 7 печатных работ [1-71.
Личный вклад автора. Все основные результаты работы получены лично автором. Тема диссертации была предложена Фесен-ко О.Е. Он не осуществлял научное руководство. Соавторами публикаций являются Смотраков В.Г., Леонтьев Н.Г., Попов B.C., Демьяненко В.А., Козаков АЛ.
Смотг-чсовым в.Г. совместно с автором была разработана методика и выращены кристаллы ЦСС. Попов B.C. и Леонтьев Н.Г. оказали помощь в проведении экспериментальных исследований. Проведение рентгеновского макроанализа осуществили Демьяненко В.А. и Козаков А.Т.
Объем и структура работы. Диссертация состоит их введения, пяти глав и заключения, содержит /га страниц мслшопкс-ного текст*», (/Jf рисунков, сР таблиц, а такие библиографию, насчитывающую /<,*3 наименований.
