Диссертация (1090991), страница 2
Текст из файла (страница 2)
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-релаксорные свойства 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, какв обычных сегнетоэлектриках-релаксорах.4. Определены условия синтеза и концентрационные границы образованиясегнетоэлектрических твердых растворов (Pb1-xBax)5Ge3O11 (x<0,12). Методомраствор-расплавной кристаллизации выращены монокристаллы этих твердыхрастворов, получены новые данные об их диэлектрических характеристиках –концентрационных зависимостях точки Кюри и характерных температур проявления релаксационных максимумов на зависимостях ε(T), tgδ(T), значение 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 определитьособенности спиновой структуры этой фазы в ее АФМ состоянии.Практическая значимость работы.Совокупность экспериментальных результатов диссертационной работы9по разработке технологии получения керамических и монокристаллических образцов новых сегнетоэлектрических и родственных фаз, а также результатов исследования их структурных и электрофизических характеристик имеет научнуюи практическую значимость, поскольку позволяют получать образцы новых фаз,перспективных для разработок новых материалов электронной техники с улучшенными характеристиками и обеспечения проведения актуальных фундаментальных научных исследований. В частности, выявлены новые составы твердыхрастворов (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3·xPbTiO3, представляющие интерес для созданиядиэлектрических антенн СВЧ диапазона; синтезированы монокристаллы твердых растворов (Pb1-xBax)5Ge3O11, являющиеся перспективными пироэлектрическими материалами.
Результаты диссертационной работы представляют интересдля развития научных основ синтеза материалов с заданными свойствами, атакже в качестве справочного материала, который может использоваться приразработке новых материалов электронной техники.Результаты работы используются в учебном процессе Московского технологического университета при чтении курсов лекций «Материалы активных диэлектриков» и «Физико-химические основы материалов и процессов электронной техники».Основные положения, выносимые на защиту:1. Условия синтеза новых твердых растворов со структурой перовскита втройной системе BaTiO3-BaZrO3-PbTiO3.2.
Схема фазовых соотношений в системе BaTiO3-BaZrO3-PbTiO3, определяющая концентрационные области образования перовскитных твердых растворов тетрагональной и кубической симметрии, а также область сосуществованиятвердых растворов разной симметрии.3. Данные о влиянии технологических факторов получения керамическихобразцов твердых растворов (1-x)Ba(Ti1-yZry)·xPbTiO3 (химического состава, режимов термообработки, поляризации и др.) на их диэлектрические свойства.4. Методика выращивания объемных монокристаллов сегнетоэлектрических10твердых растворов (Pb1-xBax)5Ge3O11, данные о пределах образования таких твердыхрастворов и влиянии степени замещения на их диэлектрические свойства.5.
Условия раствор-расплавной кристаллизации магнитоэлектрической фазыPb3Mn7O15 (состав питающего раствора, температура, время гомогенизации и скорость охлаждения расплава и др.) в платиновых и стабилизированных иттрием оксид-циркониевых тиглях, позволяющие получать монокристаллы размерами более20 мм в поперечнике.Достоверность и обоснованность полученных результатов обеспечивалась использованием различных взаимодополняющих друг друга современныхметодов исследований, предоставляющих согласующиеся между собой результаты; проведением многократных повторных измерений экспериментальных образцов, подтверждающих воспроизводимость результатов; согласием полученных экспериментальных результатов с известными из литературы данными, атакже теоретическими расчётами.Апробация работы.
Результаты работы докладывались и обсуждались нанаучных конференциях и совещаниях, в том числе: Международной научнопрактической конференции «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности». 30 мая 2015 г., Тамбов; II-й Международной молодежнойнаучной конференции "Актуальные проблемы пьезоэлектрического приборостроения", посвященной 100-летию ЮФУ и 40-летию НКТБ Пьезоприбора, 6 –10 сентября 2015 года, г. Ростов-на-Дону, ЮФУ; International Workshop “PhaseTransitions and Inhomogeneous States in Oxides”, 22 - 25 June 2015, Kazan, Russia;первой и второй научно-технических конференциях Московского технологического университета (МИРЭА), 11 – 18 мая 2016 г.
и 15-20 мая 2017 года, МИРЭА;21-й Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (ВКС – XXI),Казань, 25 –30 июня 2017 года.Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 8 печатных работах, включающих 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 111заявку на патент и 3 прочие публикации в рецензируемых изданиях. Список публикаций приведен в конце автореферата.Личный вклад автора. Определение задач и направлений исследований,проведение основных экспериментальных исследований по разработке технологий синтеза, получению монокристаллических и керамических образцов, их термогравиметрическим, рентгенографическим, диэлектрическим и пироэлектрическим исследованиям, по анализу и обобщению полученных результатов выполнены лично автором.
Часть работы по детальному рентгеноструктурному инейтроноструктурному анализу кристаллов Pb3Mn7O15, изучению их магнитныхсвойств выполнена под руководством в. н. с. С.А. Иванова в Научно-исследовательском физико-химическом институте имени Л.Я.
Карпова и Уппсальскомуниверситете (Швеция); исследования методом мессбауэровской спектроскопиивыполнены в НИЦ «Курчатовский институт» под руководством в. н. с. В.М. Черепанова.Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти разделов, изложения основных результатов и выводов, а также списка цитированной литературы в количестве 178 наименований.
Общий объем диссертации составляет 148 страниц, включающих 58 рисунков и 4 таблицы.Основное содержание работыВо введении обосновывается актуальность темы и выбор объектов исследований жтссертационной работы, сформулированы основные цели и задачи работы, научная новизна и практическая значимость полученных результатов, положения, выносимые на защиту, приведены сведения о личном вкладе автора,его публикациях по теме диссертационной работы, ее апробации.В первом разделе приводится обзор литературы по теме исследований, вкотором рассмотрены литературные сведения об особенностях кристаллическойструктуры, свойств и применений сегнетоэлектрических и родственных веществ,особое внимание при этом уделено изучаемым в работе сегнетоэлектрическим и12родственным фазам BaTiO3, BaZrO3, PbTiO3, Pb5Ge3O11, Pb3Mn7O15, анализируются особенности кристаллической структуры, микроструктуры и свойств сегнетоэлектриков-релаксоров, магнитоэлектрических веществ.Во втором разделе приводится описание экспериментальных методов получения образцов и их исследований, даны сведения об оборудовании, используемом при выполнении диссертационной работы.В третьем – пятом разделах приводятся и обсуждаются экспериментальные результаты, полученные при синтезе, изучении структуры и свойств керамических и монокристаллических образцов систем (1-x)Ba(Ti1-yZry)O3·xPbTiO3(раздел 3), (Pb1-xBax)5Ge3O11 (раздел 4), Pb3Mn7O15 (раздел 5).131.
СВЕДЕНИЯ О СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И РОДСТВЕННЫХВЕЩЕСТВАХ (обзор литературы)К сегнетоэлектрическим веществам относят вещества, проявляющие сегнетоэлектрические свойства. К родственным к сегнетоэлектрикам относят несегнетоэлектрические вещества, обладающие в той или иной степени характерными для сегнетоэлектриков свойствами: пьезоэлектрическими, пироэлектрическими, имеющие высокую диэлектрическую проницаемость, проявляющие электрооптический эффект, высокие нелинейно- оптические свойства и др. В частности, к таким веществам относятся линейные пироэлектрики, сегнетоэластики, антисегнетоэлектрики, вторичные и третичные ферроики и др.Из-за большого научного и практического значения сегнетоэлектрических иродственных веществ они привлекают к себе повышенный интерес исследователей,ведутся весьма интенсивные исследования по их получению, изучению структуры,свойств и особенностей практического использования.
Результаты таких исследований обобщены в многочисленных монографиях и обзорах (см., например, [1 - 30]).1.1. Сегнетоэлектрические вещества1.1.1. Основные отличительные свойства сегнетоэлектриковК сегнетоэлектрикам (ferroelectrics – FE в англоязычной литературе) относят вещества, которые удовлетворяют следующим двум условиям [1 - 6]:1. Они обладают в некоторой области температур отличной от нуля спонтанной электрической поляризацией Ps, которая определяется как дипольныйэлектрический момент единицы объема вещества в отсутствии всяких внешнихвоздействий (электрического поля, механических напряжений и др.).2.
Направление спонтанной поляризации может быть обратимо измененопутем приложения внешнего электрического поля конечной величины.Наличие спонтанной поляризации в сегнетоэлектрических (ferroelectric –14FE) кристаллах обусловлено особенностями их кристаллической структуры, завися от позиций атомов в кристаллической структуре, как в обычных сегнетоэлектриках, или от упорядочения зарядов, как в электронных сегнетоэлектриках.Возможность переключения доступным электрическим полем спонтаннойполяризации Ps между ее различными дискретными направлениями обусловленатем, что кристаллическая структура FE может быть представлена как слегка полярно искаженная структура высокосимметричной неполярной фазы, которуюназывают прототипной. Ненулевая спонтанная поляризация может существовать только в кристаллах, симметрия которых описывается одним из десяти полярных классов симметрии: 1, 2, 3, 4, 6, m, mm2, 3m, 4mm или 6mm.Изменение направления Ps в FE внешним полем связано с воздействиемэтого поля на элементы структуры сегнетоэлектрика, ответственные за возникновение в них Ps, в результате чего они изменяют свое пространственное положение.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
