Автореферат (1090990)
Текст из файла
На правах рукописиСТЕПАНОВ Александр ВикторовичПОЛУЧЕНИE, СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯНОВЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РОДСТВЕННЫХ ФАЗ ОКСИДНЫХСИСТЕМ (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3·xPbTiO3, (Pb1-xBax)5Ge3O11, Pb3Mn7O15Специальность 05.27.06Технология и оборудование для производстваполупроводников, материалов и приборовэлектронной техникиАвтореферат диссертации на соискание ученой степеникандидата технических наукМОСКВА - 2018 год2Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего образования «Московский технологический университет» (МИРЭА)Научный руководитель: Буш Александр Андреевич – доктор технических наук,директор НИИ материалов твердотельной электроники Федерального государственногобюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет» (МИРЭА) Министерства образования и науки РФ.:Официальные оппоненты:Политова Екатерина Дмитриевна - доктор физико-математических наук, профессор, заведующая лабораторией «Лаборатория оксидных материалов» Научно- исследовательского физико-химического института им.
Л.Я. Карпова.Арсеньев Павел Александрович доктор технических наук, профессор кафедры“Физика и технология электротехнических материалов и компонентов (ФТЭМК)” федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский университет « МЭИ»Ведущая организация: Институт металлургии и материаловеденияимени А.А. Байкова Российской академии наукЗащита состоится «__» _________ 2018 г. в __ часов __ мин. на заседанииДиссертационного совета Д212.131.02 при Московском технологическом университете(МИРЭА) по адресу: 119454, г. Москва, проспект Вернадского, д.
78.Автореферат диссертации размещен на сайте МИРЭА www.mirea.ru.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭААвтореферат разослан «__» ____________ 2018 г.Ученый секретарьдиссертационного совета Д212.131.02к.ф.-м. н.Фетисов Л.Ю.3Общая характеристика работыАктуальность темы. Оксидные сегнетоэлектрические фазы широко используютсяв электронной технике в качестве конденсаторных, позисторных, пьезоэлектрических, пироэлектрических и других функциональных материалов. Расширение масштабов и областейприменения таких материалов повышает требования к их электрофизическим характеристикам, термостабильности и воспроизводимости свойств, диапазону рабочих температур.
Этовызывает потребность в оптимизации свойств известных сегнетоэлектрических фаз путемвариаций их состава и режимов синтеза, в разработке новых составов сегнетоэлектрическихфаз с улучшенными характеристиками и с разнообразными сочетаниями физикохимических и физических свойств, а также в раскрытии механизмов возникновения особыхдиэлектрических и других свойств в таких фазах. Поэтому важными задачами в областитехнологии материалов электронной техники являются поиск и создание новых сегнетоэлектрических твердых растворов, обладающих улучшенными характеристиками, разработкаметодов выращивания достаточно крупных и качественных монокристаллов сегнетоэлектрических и родственных фаз с перспективными для исследований и применений свойствами.В связи с изложенным тема диссертационной работы, посвященная получениюкерамических и монокристаллических образцов новых сегнетоэлектрических твердых растворов с интересными с научной и прикладной точек зрения свойствами, структурным иэлектрофизическим исследованиям полученных образцов, раскрытию механизмов возникновения в них особых электрофизических свойств, является актуальной как с научной,так и практической точек зрения.
В частности, в работе решаются задачи по повышениюточки Кюри и термостабильности диэлектрических характеристик сегнетокерамики системы Ba(Ti1-yZry)O3, перспективной для создания конденсаторных материалов, диэлектрических антенн и др., по определению границ образования и условий выращивания монокристаллов сегнетоэлектрических твердых растворов (Pb1-xBax)5Ge3O11 проявляющих рекордно высокую пироэлектрическую активность, по получение новых перспективных магнитоэлектрических фаз в виде достаточно крупных и качественных монокристаллов.Исследования по диссертационной работе проводились в рамках выполнения проектов по государственным заданиям Министерства образования и науки РФ в сфере научнойдеятельности (НИР №3.734.2014/K «Получение, структура, свойства и возможности практического применения новых сверхпроводящих, магнитоэлектрических, сегнетоэлектрическихи родственных фаз», 2014 – 2016 годы, проект 3.1099.2017/ПЧ «Структурные, электрофизи-4ческие и магнитные исследования новых металлооксидных фаз с особыми физическимисвойствами», 2017 – 2019 годы), грантов РФФИ 13-02-12416-офи-м2 и 15-02-04647-а по разделу «Сегнетоэлектрики и диэлектрики»; а также выполняемой в НИИ материалов твердотельной электроники МИРЭА НИОКР по инновационному проекту Фонда развития разработок и коммерциализации новых технологий «Сколково» «Разработка антенных микромодулей СВЧ электроники на основе анизотропных композиционных материалов».Цель работы.
Целью настоящей работы являлось получение, изучение структуры, диэлектрических и пироэлектрических свойств новых сегнетоэлектрических и родственных сложнооксидных фаз и твердых растворов на их основе с интересными снаучной и прикладной точек зрения свойствами; определение влияния на свойства таких фаз вариаций химического состава, режимов синтеза, термообработки, поляризации и других технологических факторов.Основными задачами исследований, проводимых для достижения цели, являлись:а) выбор оптимальных методов и технологических режимов синтеза керамическихи монокристаллических образцов, образующихся в оксидных системах BaTiO3–BaZrO3PbTiO3, (Pb,Ba)5Ge3O11, PbO–Mn2O3–O (Pb3Mn7O15) фаз с сегнетоэлектрическими и родственными свойствами на основе физико-химических исследований этих систем;б) синтез монокристаллических и керамических образцов сегнетоэлектрических иродственных фаз и новых твердых растворов на их основе;в) изучение структурных, диэлектрических, пироэлектрических и магнитных свойствполученных образцов, влияния на них различных технологических факторов - вариаций химического состава, метода и режима синтеза, термообработки образцов и др.Объекты исследований.
Основными объектами исследований являлись:1. Сегнетокерамика системы (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3·xPbTiO3 - (1-x)BTZ·xPT, 0 ≤ x, y≤ 1. Выбор этой системы обусловлен потребностью повышения термостабильностиэлектрофизических характеристик твердых растворов Ba(Ti1-yZry)O3 для создания диэлектрических антенн СВЧ диапазона, отсутствием сведений о влиянии на свойствадвойной системы (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3 добавок PbTiO3.2.
Монокристаллические образцы сегнетоэлектрических твердых растворов (Pb1xBax)5Ge3O11, проявляющие рекордно высокуюпироэлектрическую чувствительность.3. Монокристаллы и керамика магнитоэлектрической фазы Pb3Mn7O15.Научная новизна. В работе получен ряд новых научных результатов:51. Определены условия синтеза и синтезированы керамические образцы новыхтвердых растворов со структурой перовскита в системе (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3·xPbTiO3 - (1x)BTZ·xPT, 0 ≤ х, y ≤ 1. Впервые построена фазовая диаграмма этой системы, отражающая изменение фазового состава образцов с их составом. Установлено, что в областяхсоставов, примыкающих к стороне BaTiO3-PbTiO3·и к углу BaZrO3 концентрационноготреугольника BaTiO3-BaZrO3-PbTiO3, твердые растворы имеют соответственно тетрагональную и кубическую симметрию, в промежуточной между ними области составовсосуществуют твердые растворы разной симметрии.2.
Получены новые данные о влиянии вариаций состава твердых растворов (1x)BTZ·xPT на температурно-частотные зависимости их диэлектрических проницаемости εи потерь tgδ, установлено, что рост в образцах содержания Zr вызывает изменение диэлектрических свойств твердых растворов в последовательности: а) обычные сегнетоэлектрические, характерные для BaTiO3 или PbTiO3, б) сегнетоэлектрические с размытым фазовымпереходом, в, г) сегнетоэлектрические-релаксорное и возвратные сегнетоэлектрическиерелаксорные, д) свойства дипольного стекла.
Определены составы, характеризуемые высокими значениями ε, низкими tgδ, достаточно высокой температурной стабильностью ε,перспективные для создания диэлектрических антенн СВЧ диапазона.3. Впервые выявлены и изучены возвратные сегнетоэлектрические-релаксорныесвойства у образцов (1-x)BTZ·xPT составов 0,2≈<y<≈0,5, 0,05≈<x<≈0,6, которые проявляются в том, что температура сегнетоэлектрического перехода лежит выше температур релаксационных максимумов, а не, наоборот, как в обычных сегнетоэлектриках-релаксорах.4.
Определены условия синтеза и концентрационные границы образования сегнетоэлектрических твердых растворов (Pb1-xBax)5Ge3O11 (x<0,12). Методом раствор-расплавнойкристаллизации выращены монокристаллы этих твердых растворов, получены новые данные об их диэлектрических характеристиках – концентрационных зависимостях точки Кюрии характерных температур проявления релаксационных максимумов на зависимостях ε(T),tgδ(T), значений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь.5. Определены условия раствор-расплавной кристаллизации магнитоэлектрической фазы Pb3Mn7O15, в тиглях из стабилизированного иттрием оксида циркония выращены монокристаллы этой фазы размерами до (1-2)х25х25 мм, которые позволили провести нейтроноструктурный анализ и впервые определить особенности спиновойструктуры этой фазы в ее АФМ состоянии.6Практическая значимость работы.Совокупность экспериментальных результатов диссертационной работы по разработке технологии получения керамических и монокристаллических образцов новых сегнетоэлектрических и родственных фаз, а также результатов исследования их структурных иэлектрофизических характеристик имеет научную и практическую значимость, посколькупозволяют получать образцы новых фаз, перспективных для разработок новых материаловэлектронной техники с улучшенными характеристиками и обеспечения проведения актуальных фундаментальных научных исследований.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
