Диссертация (1091021), страница 19

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 19)

Температурные зависимости диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и удельного сопротивления керамических образцов Sr3Co2Fe24O41 – а) и Sr2Co2Fe12O22 – б): 1 – 0,1, 2– 1, 3 – 10, 4 – 100 и 5 – 200 кГц.шими размерами элементарной ячейки вдоль оси c не наблюдалось.РФА показал, что отжиг керамики в течение ~24 ч при 1200оС приводил к образованию гексаферритной фазы Z-типа. Дифрактограммы керамик2 – 4, результаты их индицирования и данные о размерах элементарнойячейки приведены на рис.

3.28. Видно, что после длительного отжига смесей, соответствующих по составам гексаферритным фазам W-, Y- и Z- типов,112основными фазами в полученных образцах были гексаферритные фазы W, Zи Z типов соответственно.РФА перекристаллизованных зонной плавкой образцов составовSrFe12O19, Sr3Co2Fe24O41 и Sr0,75Co2,25Fe16Oy показал, что основными фазамипри этом являются соответственно гексаферритные фазы M-, W-типа (см.рис. 3.28) и фаза со структурой шпинели с размером кубической элементарной ячейки, равным a=8,3840(5) Ǻ.Sr3Co2Fe12O22SrCo Fe O2 16 274ReОм см8107106105104ImОм см35351031054110400500600700800T,K400910223001017101500600T,K181021,2,3,4,537ReОм смImОм см111010109108107106105104103102101104510610510500300400500600700600800700800900T,KT,Kа)б)Рисунок 3.31. Температурные зависимости действительной и мнимойчастей удельного электрического сопротивления керамических образцовSrCo2Fe16O27 – а) и Sr2Co2Fe12O22 – б): 1 – 0,1, 2 – 1, 3 – 10, 4 – 100 и 5 – 200 кГц.1133.5.3.

Магнитные и электрофизические исследования образцовВыполнены измерения полевых и температурных зависимостей намагниченности образцов (рис. 3.29 а). Установлено, что намагниченность гексаферрита падает с увеличением температуры и обращается в ноль при Tc ~720K.

Эта температура является, очевидно, температурой перехода в парамагнитное состояние для данного образца.На полученных образцах были изучены температурные зависимости (T)и tg(T) и (T), измеренные в области температур 100 – 750 К и частот 0,1 – 200Sr3Co2(Fe0,95Ti0,05)24O41+1 2 3105Sr3Co2Fe24O41 ОЗП 29.10.1042d2,15 мм, S77мм12000104800010310210230014005007004000800050T,K326005410310tgtg101100410-110-2100-1502002503003500,1 Кгц1,010100200210110503004005006007001080050100150200250300350100150200250300350, Ом см1081, Ом.смT,K2106410410235300400100050500600700T, K800T,Kа)б)Рисунок 3.32.

Температурные зависимости диэлектрической проницаемости, тангенса угла диэлектрических потерь и удельного сопротивления керамических образцов Sr3Co2Fe24O41 – а) и Sr2Co2Fe12O22 – б): 1 – 0,1, 2– 1, 3 – 10, 4 – 100 и 5 – 200 кГц.114кГц (рис. 3.30 - 3.32). На зависимостях (T) и tg(T) проявляются особенности ввиде ступенек и максимумов, положение которых смещается с частотой, чтоуказывает на их релаксационный характер. Выраженных аномальных изменений, характерных для фазовых переходов, не проявляется, возможное их наличие маскируется повышенной проводимостью образцов. На зависимостях (T)некоторых образцов (рис.

3.31 б, 3.32 а) имеются слабо выраженные максимумыв области температур магнитного фазового перехода.Повышенная проводимость образцов гексаферритных фаз не позволилапровести их поляризацию в оптимальном режиме и провести исследования пьезоэлектрического и пироэлектрического эффектов, а также магнитоэлектрических взаимодействий.Более детальное изучение МЭ взаимодействий было проведено на образцах Sr3Co2(Fe0,95Al0,05)24O41, имеющих среди всех синтезированных образцов гексаферритов самое высокое электрическое сопротивление ((290 K) ~109 Ом см).Поляризацию образца проводили в следующем режиме: образец толщиной ~1 мм нагревался до 420 K, к нему прикладывали электрическое напряжение величиной 100 В, затем, не снимая поля, образец охлаждали.Измерения пьезоэффекта методом колеблющейся нагрузки показали,что поляризованный образец проявляет пьезоэлектрический эффект, величина пьезомодуля d33 составляла 0,03 от величины d33 пьезокерамики ЦТС-19.На поляризованных образцах с добавкой Al зафиксирован слабый магнитоэлектрический эффект.

МЭ сигнал составлял 40 мВ при приложении переменного модулирующего магнитного поля частотой 1 кГц и и амплитудойh0= 5 Э и постоянного смещающего магнитного поля H= 200 Э. Из этих данных следует, что величина магнитоэлектрического коэффициента равна:V = U/(d·ho) = 40 мВ/0,1 (см)·5 (Э) = 80 мВ/(см Э).115Заключение по главе 3Изучение системы (Co1-xNix)Cr2O41. Методом обычной керамической технологии синтезированы образцысоставов Co1-xNixCr2O4 с 0 ≤ x ≤ 1, которые по данным выполненного рентенофазового анализа представляют собой при 0 ≤ x ≤0,98 кубические, а при 0,99 ≤ x≤ 1 тетрагональные твёрдые растворы со структурой шпинели.На синтезированных керамических образцах Co1-xNixCr2O4 в области 100 350 К изучены температурные зависимости диэлектрической проницаемости(T) и фактора диэлектрических потерь tg(T) (на частотах 0,1 – 200 кГц), а также токов термостимулированной деполяризации (ТТСД).2.

Найдено, что рост в образцах Co1-xNixCr2O4 содержания Ni от х = 0 до 1вызывает увеличение значений их tg и 1/ на 3 - 4 порядка. На зависимостях(T) и tg(T) образцов с 0,2 ≤ x ≤ 0,6 при T1 ≈ 220 K и T2 ≈ 240 K обнаруженымаксимумы, положение которых не зависит от частоты. В области этих же температур наблюдаются пики ТТСД. Сделано заключение о том, что указанныемаксимумы вызваны происходящими в образцах фазовыми переходами.Особенности температурных зависимостей ТТСД свидетельствуют отом, что образцы Co1-xNixCr2O4 с 0,2 ≤ x ≤ 0,6 ниже T2 проявляют пироэлектрический эффект и, таким образом, являются сегнетоэлектриками.3. В диапазоне температур 54–330 К изучены МС образцов Co1–xNixCr2O4:y57Fe2O3 (y = 0,01–0,04). Полученные параметры спектров свиде-тельствуют о том, что при x ≥ 0.1 допирующие ионы 57Fe3+ занимают толькоВ-места шпинельной структуры. Также установлено, что при низких температурах все образцы (кроме х = 0,5) находятся в магнитоупорядоченном состоянии.

Был сделан вывод о наличии в исследованных твёрдых растворахсегнетоэлектрических–ферримагнитных мультиферроидных свойств с точкой Кюри ТC ≈ 240 K и точкой Нееля ТN ≈ 90 К.Сочетание в твёрдых растворах с x ≤ 0,6 сегнетоэлектрического и магни-116тоупорядоченного состояний позволяет относить их новым сегнетомагнитныммультиферроикам. Данные о составе, структуре и свойствах рассматриваемыхтвёрдых растворов, позволяют предположить, что в основе механизмов наблюдаемых в них особенностей диэлектрических свойств лежат процессы орбитального упорядочения d-электронов переходных металлов [131, 132].Обнаружение сегнетоэлектрических свойств в системе Ni1-xCuxCr2O4,относящейся к весьма обширному семейству шпинели, открывает новыеперспективы дальнейшего расширения круга сегнетоэлектрических и сегнетомагнитных веществ у данного семейства.

Актуальным направлением исследований становится также выращивание и исследование монокристалловновых сегнетоэлектрических шпинелей.Изучение системы (Co1-xCux)Cr2O4Методом обычной керамической технологии в области 900 – 1550оС осуществлён синтез образцов составов Co1-xCuxCr2O4. Выполненный рентгеновскийфазовый анализ показал, что образцы с 0 ≤ x <0,5, синтезированные при 1550оС,а образцы с 0,5 ≤ x ≤1, синтезированные при 930оС, представляют собой твёрдыерастворы со структурой шпинели. Установлено, что при х=0,53 в системе твёрдых растворов происходит морфотропный фазовый переход между кубическойи тетрагональной формами твёрдых растворов.

Из-за высоких температур плавления (>2000oC) образцов рассматриваемой системы плотность полученной керамики не превышала 70% от рентгеновской плотности.В области 100 – 350 К изучены температурные зависимости диэлектрической проницаемости  и фактора диэлектрических потерь tg (на частотах0,1, 1, 10, 100 и 200 кГц) образцов Co1-xCuxCr2O4. Найдено, что рост содержанияCu от х = 0 до 0,5 вызывает увеличение значений их tg и 1/ на 3 - 4 порядка.На зависимостях (T), tg(T) образцов с x ≥ 0,1 наблюдаются, соответственно,ступеньчатые изменения и максимумы, положение которых смещается с часто-117той в сторону высоких температур, что свидетельствует о их релаксационномхарактере. Трудности получения хорошо спечённых керамических образцов (всилу особенности фазовой диаграммы системы) не позволили провести поляризацию образцов в оптимальном режиме и соответственно изучить в них магнитоэлектрические взаимодействия.В области 78 - 290 К изучены характеристики мёссбауэровских спектровобразцов Co1-xCuxCr2O4· 0,0157Fe2O3, установлено, что при низких температурахтвёрдые растворы находятся в магнитно- упорядоченном состоянии.Изучение системы (Co1-xFex)Cr2O4Полученные данные рентгенофазового и мёссбауэровского анализовсинтезированных в воздушной атмосфере образцов Co1-xFexCr2O4 показывают, что присутствующие в образцах твёрдые растворы со структурой шпинели относятся к промежуточным (A2+1-xB3+x)[A2+x/2B3+1-x/2]2O4 между нормальными A2+[B3+]2O4 и обращёнными B3+[A2+B3+]O4 шпинелями.

Это вызвано, прежде всего, переходом при синтезе при высоких температурах Fe2+ всостояние Fe3+, приводящему к тому, что часть катионов железа попадает воктаэдрические позиции B. Состав синтезированных образцов можно представить следующей формулой:{(Co2+1-yFe2+y)1-uFe3+u}[(Co2+1-zFe2+z)u (Cr3+1-vFe3+v)2-u]O2-4 + -(Cr1-sFes)2O3.Отсутствие шпинельной фазы в синтезированном на воздухе образцеFeCr2O4 связано, очевидно, с переходом Fe2+O в процессе синтеза образцапри высоких температурах в Fe3+2O3.

Характеристики

Список файлов диссертации