Отзыв оппонента Арсеньева (Получение, физико-химические и электрофизические исследования однофазных и композитных магнитоэлектриков)

1ОТЗЫВофициального оппонента на диссертационную работу Шкуратова Валерия Яковлевича «Получение, физико-химические и электрофизические исследования однофазных и композитныхмагнитоэлектриков», представленную на соискание ученой степени кандидата техническихнаук по специальности 05.27.06 «Технология и оборудование для производстваполупроводников, материалов и приборов электронной техники».Диссертационная работа Шкуратова В.Я.

посвящена физико- технологическим исследованиям процессов синтеза, получению и изучению структуры и свойств новых твердыхрастворов на основе перспективных для применений магнитоэлектрических фаз CoCr2O4,Sr3Co2Fe24O41, BiFeO3, а также разработке технологии получения слоистых композитныхмагнитоэлектрических структур ЦТС- никель-цинковый феррит (НЦФ) методом сеткотрафаретной печати.

Магнитоэлектрические материалы, благодаря возможности управления ихэлектрическими и магнитными свойствами приложением магнитного или электрическогополя, являются перспективными для создания принципиально новых приборов и устройствэлектронной техники. Актуальность темы диссертационной работы Шкуратова В.Я. обусловлена необходимостью совершенствования технологий получения известных магнитоэлектрических материалов и выявления новых материалов с улучшенными характеристиками, поскольку существующие магнитоэлектрические материалы не в полной мере удовлетворяют требуемым для приложений характеристикам.Исследования по диссертационной работе проводились в рамках: программ Министерства образования и науки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы», 2000 2011 годы (НИР «Новые материалы с особыми физическими свойствами: получение, структура, свойства и возможности практического применения в электронике и информатике»);плановых госбюджетным НИР, проводимых в МГТУ МИРЭА по государственному заданиюМинобрнауки РФ 2012 - 2013 гг.; грантов РФФИ по разделу 02-206 «Сегнетоэлектрики идиэлектрики».Диссертация изложена на 153 страницах, включающих список цитируемойлитературы из 144 наименований; она состоит из введения и четырех глав, посвященныхобзору литератруы по теме диссетационной работы, описанию используемых в работеэкспериментальных методов получения и изучения образцов, изложению результатовполучения и исследования новых магнитоэлектрических твердых растворов и композитныхструктур ЦТС-НЦФ методом сеткотрафаретной печати.2Написанный Шкуратовым В.Я.

обзор литературы по особенностям структуры, свойстви применений магнитоэлектрических материалов производит весьма хорошее впечатление. Внем приводятся достаточно полные имеющиеся в литературе сведения об исследуемых фазахсо структурой перовскита, шпинели и гексаферритов, на основе которых обосновываютсяцели и задачи исследований:а) физико-химические исследования рассматриваемых оксидных систем, направленныена построение или уточнение их фазовых диаграмм, на обоснование выбора оптимальныхметодов и технологических режимов синтеза образцов магнитоэлектрических фаз системы;б) синтез керамических и монокристаллических образцов магнитоэлектрических фаз врассматриваемых системах и новых твёрдых растворов на их основе, а также слоистых композитных магнитоэлектрических структур;в) получение уточнённых данных об особенностях структурных, электрофизических(диэлектрических, пьезоэлектрических, пироэлектрических), магнитных и магнитоэлектрических свойств образцов, о влиянии на них различных факторов (температуры, вариаций химического состава, метода и режима синтеза и др.).Приведенные в главе 2 сведения дают достоточно полное представление о методахполучения образцов и их исследований, об используемых при этом материалах иоборудовании.В главах 3 и 4 диссертации представлен весьма обширный материал полученный автором при решении проблем, связанных с синтезом однофазных и композитных образцовмагнитоэлектриков, с изучением их структуры, диэлектрических, электрических, пироэлектрических, магнитных и некоторых других свойств.

К наиболее существенным и интереснымиз полученных научных и научно-технических результатов относятся следующие.1. Впервые определены условия образования твердых растворов со структурой шпинели в системах Co1-xAxCr2O4, A=Ni, Cu, Fe 0≤x≤1 и синтезированы образцы указанных твердых растворов, получены новые данные об их структурных и электрофизических характеристиквх. Установлено, что в системах с A = Ni и Cu при x=0,985 и 0,55 соответственно происходит морфотропный фазовый переход между кубической и тетрагональной формами твердых растворов.2.

Изучены концентрационные и температурные зависимости диэлектрических проницаемости (T) и потерь tg(T) керамических образцов (Co1-xAx)Cr2O4, A=Ni, Cu и Fe начастотах 0,1 - 200 кГц в области 77–350 К. Установлено, что рост в образцах содержания Niот х = 0 до 1, а Cu от 0 до 0,5 вызывает увеличение их tg на 3 - 4 порядка. Обнаруженные натемпературных зависимостях (T), tg(T) и токов термостимуллированной деполяризации3образцов с A = Ni, 0,2≤x≤0,6 особенности указывают на то, что в этих образцах при Tс≈240 Kпроисходит фазовый переход сегнетоэлектрического типа.На основании результатов изучения мёссбауэровских спектров образцов Co1-xAxCr2O4y57Fe2O3 (y=0,01– 0,04) установлено, что они ниже ~85 K находятся в магнитоупорядоченномсостоянии.

Сочетание в твердых растворах c A =Ni при x ≤ 0,6 сегнетоэлектрического и магнитоупорядоченного состояний позволило отнести их к новым сегнетомагнитным мультиферроикам.3. По данным изучения рентгеновских фотоэлектронных спектров твердых растворовсистемы Bi1-хSrхFeOy с 0x1 найдено, что в образцах с x>0 присутствуют ионы и Fe3+ и Fe4+,в образцах с x<0,6 относительное содержание Fe4+/Fe3+ составляет 0,20 – 0,35, максимальноесодержание Fe4+ ионов, достигает 0,45 при x=0,9. Установлено наличие корреляции междуконцентрациями ионов Sr и Fe4+.

Результаты термогравиметрических исследований образцов(Bi1-xSrx)FeOy показывают, что валентные состояния железа в твердых растворах составов0≤x≤0,5 сохраняют свои значения при нагреве вплоть до температур их плавления, а в составах 0,5<x≤ 1 при нагреве выше 600оС происходит переход Fe4+ --> Fe3+.4. Методом зонной плавки выращены кристаллы гексаферритных фаз M- (SrFe12O19) иW- (SrCo2Fe16O27) типов, методом твердофазных реакций получены керамические образцыфаз M-, W- и Z- (Sr3Co2Fe24O41) типов в системе SrO-CoO-Fe2O3, при этом определены особенности условий синтеза этих образцов. Установлено, что введение 5 ат.% Al в керамические образцы гексаферрита Z-типа повышает их сопротивление примерно на порядок, чтопозволило заполяризовать такие образцы и зарегистрировать на них магнитоэлектрическийэффект при комнатной температуре.5.

Разработана технология сеткотрафаретной печати слоистых композитных МЭструктур, состоящих из чередующихся слоев ЦТС и НЦФ толщиной 10−60 мкм каждый, накерамическую подложку из оксида алюминия. Получены 2-х и 3-х слойных композитныеструктуры ЦТС−НЦФ, ЦТС−НЦФ −ЦТС, которые по фазовому составу, физико- механическим, электрофизическим, магнитным и МЭ свойствам соответствуют поставленным целям.6. Выполнены комплексные исследования магнитоэлектрических композитныхструктур по изучению влияния на их электрофизические и магнитные свойства различныхтехнологических параметров (состава полимерной композиции и исходных компонентов,толщины слоев, температурно-временного режима спекания, режима поляризации). Установлено, что поляризованные структуры ЦТС−НЦФ и ЦТС−НЦФ−ЦТС проявляют магнитоэлектрический эффект при комнатной температуре с величиной МЭ коэффициента для каса-4тельно намагниченных структур составляющим ~60 кВ/(м Тл) в области частот до 200 кГц ивозрастающим до ~2000 кВ/(м Тл) на частотах акустических резонансов структуры.Исследования проведены на высоком экспериментальном и научном уровне, полученные результаты обладают научной новизной и практической значимостью.

При выполненииработы автор использовал эффективные методы получения магнитоэлектрических образцов(керамическая технология, раствор-расплавная кристаллизация, бестигельная зонная плавка),целый набор различных взаимодополняющих методик их физико-химических и физическихисследований (рентгенографический, рентгеноспектральный и термогравиметрический анализы, методы электрических, магнитных, диэлектрических, пьезоэлектрических, пироэлектрических и некоторых других измерений). Полученные результаты характеризуются воспроизводимостью, они соответствуют известным литературным данным, ряд результатовподтвержден выполненными позднее независимыми исследованиями других авторов.

Всевышеперечисленное в совокупности свидетельствует о достоверности полученных результатов и сделанных на их основе выводов.Тематика выполненных в диссертации исследований соответствует специальности05.27.06 «Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов иприборов электронной техники». Основные результаты диссертационной работы в достаточном объеме отражены в 15 научных и научно- технических работах автора, опубликованных в ведущих отечественных и зарубежных научных изданиях. Автореферат диссертации соответствует ее содержанию.

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 10 научных всероссийских и международных конференциях.Содержащиеся в диссертации данные представляют интерес для использования приразработке новых материалов электронной техники, а также в качестве справочного материала и в учебном процессе в вузах соответствующего профиля при чтении курсов лекций,касающихся технологии материалов электронной техники.Синтезированные и охарактеризованные в процессе выполнения работы образцы магнитоэлектриков использовались при проведении фундаментальных научных и прикладныхисследований в ряде ведущих научных организаций страны: на физфаке МГУ им. М.В.