Автореферат (1091018)
Текст из файла
На правах рукописиШКУРАТОВ Валерий ЯковлевичПОЛУЧЕНИЕ, ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕИССЛЕДОВАНИЯ ОДНОФАЗНЫХ И КОМПОЗИТНЫХ МАГНИТОЭЛЕКТРИКОВСпециальность 05.27.06Технология и оборудование для производстваполупроводников, материалов и приборов электронной техникиАвтореферат диссертации на соискание учёной степеникандидата технических наукМОСКВА - 2014 год2Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики» (МГТУ МИРЭА)Научныйдоктор технических наукруководитель:Буш Александр АндреевичОфициальные оппоненты:доктор технических наук,Арсеньев Павел Александровичкандидат физико-математических наукШалдин Юрий ВитальевичВедущая организация:Южный федеральный университет,Ростов-на-ДонуЗащита состоится «» ноября 2015г.
в 17 часов 30 мин. на заседанииДиссертационного совета Д212.131.02 в Московском государственном техническомуниверситете радиотехники, электроники и автоматики по адресу: 119454, г. Москва,проспект Вернадского, д. 78. Автореферат диссертации размещён на сайте МГТУ МИРЭА www.mirea.ru.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГТУ МИРЭААвтореферат разослан «__» _____________ 2014 г.Учёный секретарьдиссертационного совета Д212.131.02к.ф.-м. н., доцентЮрасов А.Н.3Общая характеристика работыАктуальность темы.
Последние годы характеризуются резким повышением интереса к магнитоэлектрическим веществам, проявляющим сильный магнитоэлектрический (МЭ)эффект. Этот эффект даёт возможность управлять электрическим полем магнитными свойствами материала и, наоборот, осуществлять модуляцию электрических свойств магнитнымполем, что открывает заманчивые перспективы его использования в спинтронике, элементахпамяти, устройствах СВЧ-электроники, сенсорной технике и др. [1 - 6].Слабая МЭ связь и/или низкие температуры её проявления в большинстве известныхМЭ фазах тормозят реализацию указанных перспектив.
Поэтому особый интерес представляют выявленные в последние годы магнитоэлектрики нового типа (так называемые мультиферроики II типа), в которых сегнетоэлектричество индуцируется переходом в магнитоупорядоченное состояние [1-4]. Из-за непосредственной связи намагниченности и электрической поляризации в таких веществах, они могут проявлять гигантские МЭ, магнитоёмкостной и другие интересные с научной и практической точек зрения эффекты.Альтернативной возможностью получения гигантского МЭ эффекта является создание слоистых композитных структур, состоящих из чередующихся пьезоэлектрическихи магнитострикционных слоёв [1, 5].
МЭ эффект в них возникает в результате совместногодействия магнитострикции и пьезоэффекта из-за механической связи между слоями; вкаждой отдельно взятой компоненте структуры МЭ эффект отсутствует. Переменное магнитное поле hosint приводит к магнитострикционной деформации магнитного слоя, которая передается пьезоэлектрическому слою и возбуждает в нём переменную поляризацию, врезультате чего на электродах структуры генерируется переменное электрическое напряжение Usin(t+). Величину эффекта характеризует МЭ-коэффициент, равный отношению возникающего в образце электрического поля к вызвавшему его внешнему магнитному полю: αE=U/(h0 d), где d - толщина всех слоёв структуры.Выполнено большое число работ, посвящённых разработке различных технологийсинтеза, получению и изучению свойств однофазных и композитных МЭ образцов (см.
обзоры [1 - 5]). Особый интерес вызывает при этом пока немногочисленная группа магнитоэлектриков с высокими температурами магнитного и сегнетоэлектрического упорядочений(BiFeO3, Sr3Co2Fe24O41), а также магнитоэлектриков с не равной нулю результирующейнамагниченностью (ACr2O4, A=Co, Ni, Fe; Sr3Co2Fe24O41). Получение и изучение новыхтвёрдых растворов на основе этих МЭ фаз должно способствовать выяснению механизмов4МЭ взаимодействий, расширению круга перспективных МЭ веществ с варьирующимися вшироких пределах физико-химическими и физическими свойствами.
Достигнут существенный прогресс в получении слоистых МЭ композитных структур различными методами.Приводимые в литературе данные по величине МЭ-коэффициента структур характеризуются, однако, значительным разбросом, что связано, очевидно, с зависимостью их свойств отразличных технологических факторов, в первую очередь, от метода получения структур.В связи с изложенным, тема диссертационной работы, посвящённая физико- технологическим исследованиям процессов синтеза, получению и изучению новых твёрдых растворовна основе перспективных МЭ фаз CoCr2O4, Sr3Co2Fe24O41, BiFeO3, а также разработке технологии получения слоистых композитных МЭ структур методом сеткотрафаретной печати, является актуальной как с научной, так и с практической точек зрения.
К началу настоящих исследований в литературе отсутствовали сведения об использовании для формирования слоистых МЭ композитных структур метода сеткотрафаретной печати, относящимся к промышленным технологиям получения материалов электроники.Исследования по диссертационной работе проводились в рамках: программ Минобрнауки РФ «Развитие научного потенциала высшей школы», 2000 - 2011 годы (НИР «Новыематериалы с особыми физическими свойствами: получение, структура, свойства и возможности практического применения в электронике и информатике»); НИР, проводимых вМГТУ МИРЭА по государственному заданию Минобрнауки РФ 2012 - 2013 гг.; грантовРФФИ №02-02-17798, №05-02-16794, 08-02-00549, 12-02-00960, 13-02-12416-офи-м2 (2002 2014 гг.) по разделу 02-206 «Сегнетоэлектрики и диэлектрики».Цель работы и задачи исследований.
Целью работы являлось получение, изучение структуры и исследования физико-химических и физико-технологических принциповсинтеза новых МЭ твёрдых растворов на основе наиболее перспективных МЭ фаз, разработка технологии сеткотрафаретной печати композитных МЭ структур.Основными задачами исследований, проводимых для достижения цели, являлись:а) физико-химические исследования рассматриваемых оксидных систем, направленные на построение или уточнение их фазовых диаграмм, на обоснование выбора оптимальных методов и технологических режимов синтеза образцов МЭ фаз системы;б) синтез керамических и монокристаллических образцов МЭ фаз в рассматриваемых системах и новых твёрдых растворов на их основе, а также слоистых композитных МЭ структур;5в) получение уточнённых данных об особенностях структурных, электрофизических (диэлектрических, пьезоэлектрических, пироэлектрических), магнитных и МЭсвойств образцов, о влиянии на них различных факторов (температуры, вариаций химического состава, метода и режима синтеза и др.).г) разработка технологии сеткотрафаретной печати композитных МЭ структур.Объекты исследований.
Объектами исследований служили МЭ фазы CoCr2O4,NiCr2O4, BiFeO3, Sr3Co2Fe24O41 и новые твёрдые растворы на их основе, а также слоистыекомпозиты,состоящиеизчередующихсяслоёвизцирконата-титанатасвинца(Pb(Ti0.47Zr0.53)O3 - ЦТС) и никель-цинкового феррита ((Ni1−xZnx)Fe2O4 - НЦФ). Выбор указанных фаз обусловлен тем, что они относятся в настоящее время к наиболее перспективным магнитоэлектрикам и их недостаточной изученностью.Научная новизна и положения, выносимые на защиту. В работе получен рядновых научных результатов, основные из которых выносятся на защиту.1. В системах Co1-xAxCr2O4, A=Ni, Cu, 0≤x≤1 образуются неограниченные ряды твёрдых растворов со структурой нормальной шпинели. Для A = Ni и Cu при x=0,985 и 0,55 соответственно происходит морфотропный фазовый переход между кубической и тетрагональной формами твёрдых растворов.
Определены температурные режимы синтеза твёрдыхрастворов в системах (Co1-x Ax)Cr2O4, A = Ni, Cu, Fe, 0 ≤ x ≤ 1.2. Температурные и концентрационные зависимости диэлектрических проницаемости (T) и потерь tg(T) керамических образцов (Co1-xAx)Cr2O4, A=Ni, Cu и Fe на частотах 0,1 - 200 кГц в области 77–350 К. Обнаруженные на температурных зависимостях(T), tg(T) и ТТСД образцов с A = Ni, 0,2≤x≤0,6 особенности указывают на то, что вэтих образцах при Tс≈240 K происходит фазовый переход сегнетоэлектрического типа.Установлено, что рост в образцах содержания Ni от х = 0 до 1, а Cu от 0 до 0,5 вызываетувеличение их tg на 3-4 порядка.Данные изучения МС образцов Co1-xAxCr2O4 y57Fe2O3 (y=0,01– 0,04) в области 54 -330К, указывающие на то, что они ниже ~85 K находятся в магнитоупорядоченном состоянии.Сочетание в твёрдых растворах c A =Ni при x ≤ 0,6 сегнетоэлектрического и магнитоупорядоченного состояний позволяет отнести их к новым сегнетомагнитным мультиферроикам.3.
В системе Bi1-хSrхFeOy для всех составов 0x1 образуются твёрдые растворысо структурой перовскита, симметрия которых по данным РФА изменяется от R3c доPm 3 m в области 0,1<x<0,2 и от Pm 3 m до P4mm в области 0,8<x<1,0. Данные о Fe2p-,6Fe3s-, Sr3d-, Bi4f- и O1s- рентгеновских фотоэлектронных спектрах Bi1-хSrхFeOy указываютна то, 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, максимальное содержание Fe4+ ионов, достигает 0,45 при x=0,9. Установлено наличие корреляции между концентрациями ионов Sr иFe4+.
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}
