WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

фазы (границы зерен) и идеальной сегнетофазы (зерна Появление постоянной составляющей 0 (T ) = керамики) без включения реакции промежуточной депри T 0 (рис. 8, a), прослеженное нами в дозной фектной фазы. Представляется естественным связать с зависимости, является, по-видимому, первым эксперипервой в зависимости (T ) постоянную составляющую, ментальным подтверждением прогноза [4] появления тасо второй — эйнштейновские члены. Если в области кой характерной особенности в пироэлектрических или температур T < 2.5 K для керамик данного типа дейполярных стеклах, т. е. в средах, все еще обладающих ствительно характерно соотношение [73] трансляционной симметрией в присутствии некоторых, относительно редких, случайно ориентированных или (T )/Cp(T ) = const, как-либо нерегулярно искаженных элементов структуры.

В [4] этот прогноз был сделан из самой общей предпо- то следует ожидать выполнения Cp(T ) Tn 1, что просылки — неприложимости третьего начала термодина- тиворечит двухуровневой модели туннелирования для атомов или групп атомов в двухъямном потенциале мики к разупорядоченным системам. Конкретизируя эту предпосылку, авторы [4] выбрали один из возможных ме- при постоянной плотности возбужденных состояний [74].

По-видимому, такая модель степлоподобного состояния ханизмов реализации предсказанной закономерности — не реализуется в сегнетокерамиках. В водородосодержасохранение при T 0 коэффициента линейного расши, щих полярных монокристаллах создание каким-либо спорения lmE(T ) = 0, что последовательно дает s(T ) = собом дефектной структуры с постоянной плотностью и (T ) = 0 при T 0. На наш взгляд, приведенная вы возбужденных состояний в настоящее время представляше трактовка вторичного пирокоэффициента согласует ется маловероятным.

зависимости S(T ) = 0 и (T ) = 0 и требует указания возможного физического механизма, ответственного за постоянную составляющую пирокоэффициента.

5. Пироэлектрические материалы По нашему мнению, присутствие в зависимостях для низкотемпературных (T ) монокристаллов АТГСФ при дозах D 15 Mrad приложений компоненты 0 (T ) однозначно связано с образованием стеклоподобной фазы и электретного состояния в образОбласть низких температур привлекательна для пракцах. Но преобладающим механизмом, участвующим в тических приложений пироэлектрических преобразоваформировании постоянной и степенной составляющей в телей высоким отношением сигнал/шум и принципиальводородосодержащем сегнетоэлектрике, является обсужно новым качеством — возможностью усиления сигнаденный выше процесс температурной локализации пролов на тепловом этапе преобразований [75]. Поскольку тонов в потенциальных ямах. В этом случае значение пироэлектрическое материаловедение непосредственно показателя степени ”n” не выражает проявления какойсвязано со способами управления свойствами материато общей фундаментальной закономерности, оно лишь лов, рассмотрим известные в настоящее время возможотражает конкретный ансамбль нарушения водородных ности выбора материалов.

связей частной кристаллической матрицы.

1) Диэлектрики с термодинамически равновесным поМы считаем, что степенной характер зависимости лярным состоянием, обладающие высоким значением пи(T ) и лабильность показателя степени ”n” в -облурокоэффициента в области гелиевых температур. К ним ченных водородосодержащих кристаллах служат признаотносятся: а) собственно сегнетоэлектрики или их тверком образования стеклоподобной, полярной, однородной дые растворы, испытывающие низкотемпературные фапо объему в масштабах порядка кристаллической ячейки зовые переходы (LTT [17,30,76], KTa0.992Nb0.008O3 [77], фазы. Эти признаки качественно отличают данный слу- Ag3AsS3 [31], Pb0.57Ba0.43Nb2O6 [78]; б) сегнетоэлекчай от формирования стеклоподобной фазы на границах трики с примесями, формирующими низкотемпературзерен в сегнетоэлектрических керамиках. ные аномалии пироэлектрического коэффициента [16] Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. 976 В.К. Новик, Н.Д. Гаврилова (рис. 5–7); в) монокристаллы, испытывающие низкотем- вполне удовлетворительные значения пирокоэффициента пературные магнитные переходы с образованием магни- (3K) 3 · 10-12 C · cm-2 · K-1. Сведений об элек= тоэлектрической поляризации [38-41,79]. Применение третной компоненте пирокоэффициента пленок при низэтих материалов ограничено областью 2–8 градусов ких температурах в литературе нет, но технологическое ниже точки Кюри или температуры аномалии из-за усиление этой компоненты должно обеспечить необхорезкого, по фундаментальным причинам спада значения димую пироактивность и при T 1.5K.

пирокоэффициента (6b), (6f). Уход в рабочую область Первое исследование [73] низкотемпературных T < 1.5 K может быть реализован при подборе со- (от 1.18 K) пироэлектрических свойств керамики ответствующих примесей [16] и температур магнитных преследовало сугубо практическую цель — оценку параметров глубоко охлаждаемых пироэлектрических переходов (см. ссылки в [79]), а также при совместном использовани пироэлектрического и термодиэлектриче- детекторов. И даже для случайно выбранных образцов = ского эффектов (работа по внешнем электрическом по- PZT-керамики (при T = 1.2K tg 0.005;

= ле [77]). Принципиальный интерес представлял бы по- 200) это исследование дало совсем неплохой результат: NEP = 2.95 · 10-11 W · Hz-1/2 · cm-3/2.

иск пироэлектриков с температурно-зависимым зарядом Оптимизация материала должна этот результат дипольных элементов структуры [8].

улучшить. Направление оптимизации традиционное — 2) Диэлектрики с термодинамически неравновесным снижение диэлектрической проницаемости и потерь [67], полярным состоянием, обладающие высоким значением увеличение значения пирокоэффициента. Вместе с тем пирокоэффициента при гелиевых температурх. К таким должны быть развернуты работы по исследованию материалам относятся среды, в которых заметная часть индуцированных полярных свойств стеклофазы объема принадлежит неупорядоченной структурной фамежзеренных границ.

зе: а) -облученные дозой свыше 15 Mrad монокристалСвойства полярных стеклокерамик изучены далеко лы группы ТГС [26]; б) поляризованные полимерные не полностью [81], но их использование при низких пленки [80]; в) типовые сегнетокерамики [72,73] иполяртемпературах представляется перспективным в первую ные стеклокерамики [81]; г) закаленные, поляризованные очередь из-за сильного механоэлектретного состояния, сегнетоэлектрические стекла [82].

усиливающегося с понижением температуры из-за взаимПрименительно к обсуждаемой проблеме перечисленных тепловых деформаций компонент стеклокерамики.

ные материалы изучены в разной степени.

Информация о свойствах закаленных, поляризованных Пироэлектрические свойства -облученных монокрисегнетоэлектрических стекол [82] более полна. При комсталлов группы ТГС обсуждались выше. В настоящее натной температуре значения пирокоэффициента и дивремя только об этих материалах имеется разносторонэлектрической проницаемости стекол LiNbO3 и LiTaOняя достоверная информация об измеренных в сооттакие же как у исходных монокристаллов, но диэлектриветствии с дефиницией пирокоэффициента зависимостях ческие потери гораздо меньше — tg 0.005. При = (T ) для T 1.5 K. Именно поэтому можно прогно T = 5K 25 для обеих типов материалов при = зировать свойства таких рабочих тел при сверхнизких тех же или меньших потерях, что обусловливает сутемпературах и высказать исходные требования, которые щественное снижение уровня собственных шумов сравдолжна обеспечить гипотетическая технология их форнительно с монокристаллами. По мнению авторов [82], мирования.

пироэлектрические свойства этих стекол обусловлены Такая технология должна быть ориентирована на форих электретной, но не спонтанной, поляризацией, что мирование двух- или многоямного потенциального реобещает повышение пироэлектрические свойства и при льефа H-связей с наименьшей разностью глубин минимуT < 1.5K.

мов ( 1meV) при едином кристаллографическом направлении температурного смещения протонов на всех таких связях. Объектами технологических исследований Заключение должны быть оба варианта рельефа.

Выбор исходных монокристаллических матриц должен Статья является первой обзорной работой по низвключать водородосодержащие как сегнетоэлектрики, котемпературному пироэлектричеству, излагающей цетак и линейные пироэлектрики с короткими ( 2.5 ) = лостное, современное состояние проблемы. Обзор засильными водородными связями. Длинные ( 2.8 ) сла- вершается анализом методов управления низкотемпе= бые водородные связи, характерные для кристаллогидра- ратурными свойствами пироэлектриков. Необходимость тов, склонны к быстрому самовосстановлению после их последнего диктуется уже обозначившимися контурами разрушения -облучением даже при дозах 20 Mrad [23]. ряда приложений этих материалов в новых, перспективПолимерные пленки вследствие операций поляриза- ных высоких технологиях. По итогам обзора выделены ции посредством механической деформации и приложе- направления будущих исследований: неравновесные пония поля представляют собой комбинированный механо- лярные среды, как средство преодоления фундаментальи электроэлектрет и содержат значительную компо- ных ограничений для применений в области T < 1.5K, ненту неравновесной электретной поляризации. Темпе- и низкотемпературные магнитные переходы с образоваратурное изменение суммарной поляризации дает [72] нием полярной фазы.

Физика твердого тела, 2000, том 42, вып. Низкотемпературное пироэлектричество Систематизированное изложение материалов по про- [32] J.G. Vieira, J.L. Ribeirot, A. Almeidat, M.R. Chaves, J.A. Moreira, A. Klpperpieper, J. Albers. J. Phys.: Condens.

блеме низкотемпературного пироэлектричества должно Matter. 9, 50, 11 195 (1997).

способствовать дальнейшему развитию исследований в [33] R. Poprawski, J. Dziedzic, Yu.V. Shaldin. Solid State Commun.

этой области физики твердого тела.

55, 1, 39 (1985).

[34] R.C. de Sousa, J.A.C. de Paiva, J. Mendes Filho, A.S.B. Sombra.

Solid State Commun. 87, 10, 959 (1993).

Список литературы [35] A. Kl, M. Marvan. Czech. J. Phys. 48, 4, 457 (1998).

[1] M. Born, K. Huang. Dynamical Theory of Crystal Lattices. [36] В.М. Варикаш, С.Н. Дрождин, Т.А. Зарембовская, В.К. НоClarendon Press, Oxford (1954). P. 327. вик. Кристаллография 20, 2, 435 (1975).

[2] P.J. Grout, N.H. March, T.L. Thorp. J. Phys. C: Solid State [37] M. Taya, T. Asaji, D. Nakamura. Phys. Stat. Sol. (a) 114, 1, Phys. 8, 6, 2167 (1975). 157 (1989).

[3] R. Radebaugh. Phys. Rev. Lett. 40, 9, 572 (1978). [38] Б.И. Альшин, Д.Н. Астров, Л.Н. Батуров, Н.Д. Гаврилова, [4] P.J. Grout, N.H. March, Y. Ohmura. Appl. Phys. Lett. 32, 8, Р.В. Зорин, В.К. Новик. Труды ВНИИФТРИ 32(62), 453 (1978). (1977).

[5] B. Szigetti. Phys. Rev. Lett. 37, 12, 792 (1976). [39] Y. Miyamoto, M. Kobayashi, S. Chikazumi. J. Phys. Soc. Jap.

[6] B. Szigetti. Phys. Rev. Lett. 35, 22, 1532 (1975). 55, 2, 660 (1986).

[7] A.M. Glass, M.E. Lines, M. Eibschutz, F.S.L. Hsu, [40] Y. Miyamoto. Ferroelectrics 161, 117 (1994).

H.J. Guggenheim. Comm. on Phys. 2, 4, 103 (1977). [41] M. Lujan, J.-P. Rivera, I.S. Kizhaev, H. Schmid, G. Triscone, [8] Y. Ohmura, P.J. Grout, N.H. March. J. Phys. Chem. Solids 42, J. Muller, Z.-G. Ye, B. Mettout, R. Bouzerar. Ferroelectrics 4, 323 (1981). 161, 77 (1994).

[9] S. Boguslawski. Phys. Zeitschrift. 15, 17/18, 805 (1914). [42] W. Voigt. Ann. der Phys. Chem. 66, 13, 1030 (1898).

[10] M. Born. Atomtheorie des Festen Zustandes (Dynamik der [43] W. Voigt. Lehrbuch der Kristallphysik (mit Ausschluss der Kristallgitter). Leipzig. Berlin (1923). S. 686. Kristalloptik). Leipzig, Berlin (1910). S. 247.

[11] N.D. Gavrilova, E.G. Maksimov, V.K. Novik, S.N. Drozhdin. [44] R. Poprawski, Yu.V. Shaldin. Solid State Commun. 68, 5, Ferroelectrics 100, 223 (1989). (1988).

[12] S. Boguslawski. Phys. Zeitschrift 15, 11, 569 (1914). [45] R. Liminga, S.C. Abrahams, A.M. Glass,. Kvick. Phys. Rev.

[13] M.E. Lines, A.M. Glass. Phys. Rev. Lett., 39, 21, 1362 (1977). B26, 12, 6896 (1982).

[14] M. Born. Phys. Zeitschrift 23, 4, 125 (1922). [46] A.S. Bhalla, R.E. Newham. Phys. Stat. Sol. (a) 58, 1, K–[15] В.Ю. Галицкий. ФТТ 23, 3, 815 (1981). (1980).

[16] V.N. Novikov, V.K. Novik, A.B. Esengaliev, N.D. Garvilova. [47] A.S. Bhalla, L.E. Cross. Ferroelectrics 38, 935 (1981).

Ferroelectrics 118, 59 (1991). [48] H. Jaffe. Phys. Rev. 75, 10, 1625 (1949).

[17] N.D. Gavrilova, S.N. Drozhdin, V.K. Novik, E.G. Maksimov. [49] R. Liminga, S. Chomnilpan, S.C. Abrahams. J. Appl. Cryst. 11, Solid State Commun. 48, 2, 12 (1983). 1, 128 (1978).

[18] В.Н. Новиков, В.К. Новик, Г.И. Калева. ПТЭ 6, 187 (1988). [50] B. Mroz, T. Krajewski, T. Breczewski. Acta Phys. Pol. A63, 4, [19] G. Heiland, H. Ibach. Solid State Commun. 4,3, 353 (1966). 445 (1983).

[20] R. Poprawski, Yu. Shaldin, S. Matyjasik. Phys. Stat. Sol. (a) [51] Chian-ping Ye, T. Tamagawa, D.L. Polla. J. Appl. Phys. 70, 10, 90, 1, 167 (1985). 5538 (1991).

[21] R. Poprawski, S. Matyjasik, Yu.V. Shaldin. Mater. Science 13, [52] В.К. Новик, И.Б. Кобяков, С.Н. Дрождин, В.А. Копцик, 1–2, 203 (1987). В.Е. Хаджи. Письма в ЖТФ 1, 7, 344 (1975).

[22] R. Poprawski, S. Matyjasik, Yu. Shaldin. Solid State Commun. [53] Н.Д. Гаврилова, И.Б. Кобяков, В.К. Новик, А.В. Солодухин.

62, 4, 257 (1987). ЖТФ 50, 3, 631 (1980).

[23] A.B. Esengaliev, V.K. Novik, V.N. Novikov, N.D. Gavrilova. [54] H. Ibach. Phys. Stat. Sol. 33, 1, 257 (1969).

Sov. J. Low Temp. Phys. 18, 4, 268 (1992). [55] В.С. Оскотский, И.Б. Кобяков, А.В. Солодухин. ФТТ 22, 5, [24] В.К. Новик. Автореф. докт. дисс. Ростов-на-Дону, РГУ 1478 (1980).

(1984). [56] M.C. Foote, A.C. Anderson. Ferroelectrics 62, 11 (1985).

[25] Yu.V. Shaldin, R. Poprawski. J. Phys. Chem. Solid 51, 2, 101 [57] R. Villar, E. Gmelin, H. Grimm. Ferroelectrics 69, 165 (1986).

(1990). [58] H. Mueller. Phys. Rev. 57, 9, 829 (1940).

[26] A.B. Esengaliev, V.K. Novik, V.N. Novikov, N.D. Gavrilova, [59] R. Blinc, B. ek. Soft modes in ferroelectrics and S.N. Drozhdin. Sov. J. Low Temp. Phys. 18, 4, 262 (1992). antiferroelectrics. North.-Holl. Comp., Amsterdam–Oxford [27] A.B. Esengaliev, V.K. Novik, V.N. Novikov, N.D. Gavrilova, (1974).

N.P. Zaitzeva, A.M. Lotonov, S.V. Bogatyreva. Sov. J. Low [60] J.S. Browder, S.S. Ballard. Appl. Optics 16, 12, 3214 (1977).

Temp. Phys. 18, 9, 718 (1992). [61] С.И. Новикова. Тепловое расширение твердых тел. Наука, [28] А.Б. Есенгалиев, Ф.М. Салаев, В.К. Новик. ФТТ 34, 10, М. (1974).

3276 (1992). [62] S. Vieira, C. de las Heras, J. Gonzalo. Solid State Commun.

[29] A.B. Esengaliev, V.K. Novik, V.N. Novikov, N.D. Gavrilova, 31, 3, 175 (1979).

N.P. Zaitzeva, A.M. Lotonov, S.V. Bogatyreva. Ferroelectrics [63] A.M. Glass, M.E. Lines. Phys. Rev. B13, 1, 180 (1976).

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.