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

ОТЗЫВофициального оппонента на диссертационную работуШкуратова Валерия Яковлевича «Получение, физико-химические и электрофизическиеисследования однофазных и композитных магнитоэлектриков», представленную насоискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.27.06«Технология и оборудование для производства полупроводников, материалов и приборовэлектронной техники».Магнитоэлектрические материалы благодаря возможности управления их магнитнымии электрическими состояниями путем приложения и магнитного и электрического поля являютсяперспективными для создания новых приборов и устройств электронной техники (датчики магнитного поля, многобитовые элементы памяти, управляемые элементы СВЧ техники и др.).

Этиматериалы представляют в настоящее время значительный интерес для развития современнойэлектронной техники, а также фундаментальных научных исследований. Практическое внедрение этих материалов тормозится тем, что подавляющее большинство известных магнтоэлектриков характеризуются низкими рабочими температурами и/или слабым магнитоэлектрическимвзаимодействием. Поэтому работы, направленные на оптимизацию технологий получения известных магнитоэлектрических материалов, а также на разработку новых материалов с улучшенными характеристиками и с разнообразными сочетаниями физико- химических и физическихсвойств, имеют важное научно-техническое значение. В этой связи тема диссертационной работыШкуратова В.Я., посвященная разработке технологий синтеза, получению и изучению новыхмагнитоэлектрических твердых растворов и слоистых композитных структур цирконат-титанатсвинца (ЦТС) – никель-цинковый феррит (НЦФ) методом сеткотрафаретной печати является,очевидно, актуальной как с научной, так и практической точек зрения.Рецензируемая диссертационная работа выполнялась в НИИ материалов твердотельной электроники Федерального государственного бюджетного образовательного учреждениявысшего образования «Московский технологический университет» (МИРЭА)» в рамках рядаНИР по научно- техническим программам Минобрнауки, а также грантов РФФИ, направленным на развитие приоритетных направлений науки и техники.Диссертационная работа изложена на 153 страницах машинописного текста,содержащих 63 иллюстрации, 3 таблицы, список цитируемой литературы из 144 наименований.

Она состоит из введения, четырех глав и заключения. Представленныйтекст диссертации составлен довольно четко, он позволяет получить достаточно полное представление о проделанной Шкуратовым В.Я. работе и полученных им результатах.Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы цели и зада1чи исследований, представлены данные о научной новизне и практической значимости работы, изложены научные положения, выносимые на защиту.В 1-й главе излагается состояние исследований по теме диссертации: в ней проведен анализ литературных данных об особенностях структуры, свойств и применений однофазных и композитных магнитоэлектрических материалов, на основе которого формулируются цели и задачи исследований.В главе 2 описаны используемые при выполнении работы экспериментальныеметоды получения и исследования образцов (методы керамической технологии, сеткотрафаретной печати, бестигельной зонной плавки, рентгеноструктурного и термогравиметрического анализов, методов диэлектрических, пироэлектрических, магнитных и некоторых других исследований).В главе 3 и 4 приводится описание полученных результатов и их обсуждение.В работе проведены многочисленные опыты по синтезу магнитоэлектрических образцов, их рентгеноструктурным, диэлектрическим и другим исследованиям.

Применение комплекса физико- химических и физических методов исследований и использование современной аппаратуры является достоинством рассматриваемой работы, оно позволило получитьряд новых, надежных результатов, имеющих как научное, так и прикладное значение. Наиболее существенными и интересными из них представляются следующие.1. Установлена возможность образования непрерывных рядов твердых растворов соструктурой нормальной шпинели в системах Co1-xAxCr2O4, A=Ni, Cu, 0≤x≤1. Определены технологические режимы синтеза в воздушной атмосфере этих твёрдых растворов, найдено, что вв системах при x=0,985 (A=Ni) и 0,55 (A=Cu) имеется морфотропная фазовая граница между кубической и тетрагональной формами твердых растворов.2. Изучены концентрационные и температурные зависимости структурных и диэлектрических характеристик керамических образцов твердых растворов (Co1-xAx)Cr2O4, A = Ni, Cu иFe.

Установлено, что увеличение в образцах Co1-xAxCr2O4 концентрации Ni, Cu вызывает повышение их проводимости и тангенса угла диэлектрических потерь на 3 - 4 порядка. Полученыданные об особенностях температурных зависимостей диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и токов термостимулированной деполяризации образцов сCo1-xNix)Cr2O4 с 0,2≤x≤0,6, которые указывают, что в них при ~240 К происходит фазовый переход сегнетоэлектрического типа. Установленный методом мессбауэровской спектроскоппипереход этих твердых растворов в магнитно-упорядоченное состояние ниже 95 К, позволил отнести их к новым магнитоэлектрикам.3. Методами рентгеновской и мессбауэровской спектроскопии определены валентные со2стояния железа в синтезироанных образцах перспективной магнитоэлектрической системытвердых растворов Bi1-хSrхFeOy, что имеет важное значение для интерпретации их магнитныхсвойств.

Методами термогравиметрического анализа впервые получены данные об изменениивалентных состояний железа с ростом температуры образцов в диапазоне 300 - 1100. К.4. Получены новые данные о фазообразовании в системе SrO-CoO-Fe2O3, изученыособенности синтеза образующихся в этой системе магнитоэлектрических гексаферитныхфаз методами керамической технологии и бестигельной зонной плавки. Синтезированыобразцы гексаферритных фаз M- (SrFe12O19), W- (SrCo2Fe16O27) и Z- (Sr3Co2Fe24O41) типов,на которых проведены температурно-частотные исследования диэлектрических свойств.Установлено, что добавки Al2O3 существенно повышают электрическое сопротивлениеобразцов гексаферритной фазы Z – типа, что позволило поляризовать эти образцы и зафиксировать на них наличие магнитоэлектрического эффекта при комнатной температуре.5. Впервые изучены особенности применения метода сеткотрафаретной печати дляполучения слоистых толстопленочных магнитоэлектрических структур ЦТС-НЦФ.

Определены технологические режимы получения структур, получены и изучены 2-х 3-х слойные структуры, проявляющие магнитоэлектрический эффект при комнатной температуре.Изучено влияние технологических параметров (состава полимерной композиции и исходных компонент, толщины слоёв, температурно-временного режима спекания, режима поляризации) на диэлектрические и магнитоэлектрические свойства слоистых структур, определены режимы их синтеза и поляризации.6. Получены данные об электрофизических, магнитных и магнитоэлекрических свойствах слоистых композитных структур ЦТС−НЦФ. Показано, что поляризованные композитныеструктуры, проявляют существенные пьезоэлектрический, пироэлектрический и магнитоэлектрический эффекты.

Изучены полевые зависимости магнитоэлектрического коэффициентаструктур ЦТС−НЦФ и ЦТС−НЦФ−ЦТС, найдено, что величина их продольного магнитоэлектрического коэффициента составляет ~60 кВ/(м Тл) в области частот до 200 кГц и возрастает до~2000 кВ/(м Тл) на частотах акустических резонансов структуры, что сравнимо с лучшимиданными, полученными на изготовленных другими методами подобных структурах.В результате выполнения диссертационной работы предложены варианты решения научно- технической проблемы по разработке и получению новых магнитоэлектрических сред с необходимыми физическими свойствами.

Надежность и достоверность полученных опытных данных, обоснованность положений, выносимых авторомна защиту, обеспечивались высоким научным и экспериментальным уровнем выполнения работы, применением комплекса различных современных и эффективных ме-3тодик исследований, дающих взаимодополняющие друг друга и согласующиеся между собой результаты, коррелированием их с опубликованными по рассматриваемойтеме работами других авторов. Научная новизна диссертационной работы определяется тем, что в ней получены новые научные знания в области материаловедения магнитоэлектрических материалов.Основные результаты диссертации опубликованы в 15 печатных работах, включающих 7 статей в рекомендованных ВАК РФ изданиях и 8 прочих публикаций.

Результаты диссертационной работы неоднократно обсуждались на различных конференциях исимпозиумах и получили одобрение ведущих специалистов.Автореферат соответствует основному содержанию диссертации.Приведенные в работе экспериментальные данные представляются достоверными, сделанные выводы и заключения аргументированными и обоснованными. Надежность и достоверность полученных опытных данных, положений выносимых автором на защиту, обеспечивалась высоким научным и экспериментальным уровнем выполнения работы, применением комплекса различных методик, дающих взаимодополняющие друг друга и согласующиеся между собой результаты, коррелированием их с опубликованными по рассматриваемой теме работами других авторов. Практически все основные результаты диссертацииполучены впервые, поэтому обладают научной новизной.Практическая важность полученных в диссертации результатов определяется, в частности, тем, что в ней получены научно обоснованные технологические решения получения новыхмагнитоэлектрических твердых растворов, а также применения метода сеткотрафаретной печати для получения слоистых композитных магнитоэлектрических структур.

Результаты диссертационной работы могут использоваться при разработке новых магнитоэлектрических материалов, а также в учебном процессе при подготовке специалистов по связанными с технологиями материалов электронной техники специальностями.По содержанию и оформлению диссертации имеются следующие замечания:1. Температура высокотемпературного магнитного фазового перехода определенатолько на одном образце – гексаферритной фазе, синтезированной методом зонной плавки.Для других синтезированных в работе образцов данные об этом параметре, важном для интерпретации свойств твердых растров и оценки перспектив их применений, отсутствуют.2. При исследованиях полученных магнитоэлектрических образцов, недостаточноевнимание уделено определению особенностей их микроструктуры (в частности, их нестехиометрии по кислороду), которые, как известно, могут оказывать существенное влияние на физико-химические и физические свойства образцов.3.

Имеются недостатки оформления диссертации. На ряде рисунков с графиками4.