Автореферат (1144345)

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

Текст из файла

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫАктуальность. Сегнетоэлектрические материалы обладают широким спектромфункциональных свойств, таких как высокая диэлектрическая проницаемость,поляризация, которая может быть переключена внешним электрическим полем,пьезоэлектрическиесвойства,высокаянелинейнаяоптическаяактивность,пироэлектричество и нелинейное диэлектрическое поведение. Эти свойства делаютсегнетоэлектрики востребованным материалом в устройствах микроэлектроники,например, в разнообразных датчиках, актюаторах, инфракрасных детекторах, СВЧфильтрах, энергонезависимых запоминающих устройствах [1-4].

Поэтому исследованиесвойств этого класса материалов с целью дальнейшей их оптимизации в условиях всевозрастающих требований к параметрам электронных приборов является актуальнойзадачей и привлекает внимание большого количества исследователей в мире.Современные искусственные сегнетоэлектрические материалы обычно имеютгетерогенную структуру. Причиной этого являются высокие требования кфункциональным свойствам со стороны различных практических применений,достижение которых в значительной степени обеспечивается за счет изменениямакроструктуры или других специальных структур этих материалов.

Поиск материалов,обладающих специфическими сегнето- и пьезоэлектрическими свойствами, увеличилинтерес к изучению и внедрению гетерофазных сегнетоэлектрических композитов.Большой интерес к исследованию свойств сложных композитных соединений в последнеевремя связан с тем, что такие структуры имеют аномальные свойства по сравнению с«обычными», однородными по составу веществами. В данной работе в качестве объектовисследования были выбраны сегнетоэлектрические композитные материалы на основесмесей поликристаллических порошков с микрометровыми размерами частицсегнетоэлектриков NaNO2 и KNO3 с примесью частиц активных диэлектриков,проявляющихсегнетоэлектрическиесвойства(BaTiO3)ипассивных(несегнетоэлектрических) диэлектриков (KNO2).

Выбранные компоненты композитовявляются модельными объектами с хорошо изученными макроскопическими свойствами,что облегчает анализ результатов исследования возможных модификаций их свойств вкомпозитах.Сегнетоэлектрическим нанокомпозитным материалам как объектам,свойства которых чрезвычайно чувствительны к размерным эффектам, вызваннымповышенной ролью поверхностных или граничных эффектов, что открывает новыевозможности модификации свойств материалов и функциональных параметров приборов,уделяется особое внимание.

Одним из наиболее простых и распространенных способовизготовления подобных материалов является внедрение веществ в пористые матрицы. Вданной работе исследовался нанокомпозитный материал (НКМ) на основесегнетоэлектрика NaNO2, внедренного в пористые щелочно-боросиликатные стекла сразветвленной системой сквозных пор нанометрового размера.Перовскитные свинец-содержащие сегнетоэлектрики-релаксоры Pb (B'1-xBx")O3обладают отличными диэлектрическими свойствами, широким диэлектрическиммаксимумомибольшимипьезоэлектрическимииэлектрострикционнымикоэффициентами.

Ферровольфрамат свинца Pb(Fe2/3W1/3)O3 (PFW) привлекаетповышенное внимание из-за высоких значений диэлектрической проницаемости инизких температур синтеза ( 950 ° C). Эти характеристики делают его хорошимматериалом для многослойных конденсаторов с недорогими легкоплавкими электродами(такими как сплавы Ag-Pd). Формирование твердого раствора с титанатом свинца PTмодифицирует релаксорные свойства PFW, и его диэлектрический отклик становитсяболее близким к классическому сегнетоэлектрическому поведению [5].

Другая интереснаяособенность PFW связана с мультиферроидным магнитоэлектрическим поведением, т.е.сосуществованием электрического и магнитного упорядочения, наблюдаемого в этомматериале [6]. Сосуществование сегнетоэлектрической и магнитной подсистем даетвозможность управлять магнитными свойствами через электрические поля и наоборот,3что предоставляет широкую потенциальную возможность для использования этихматериалов в спинтронике, в запоминающих устройствах, использующих электрическиеи/или магнитные поля для операций чтения / записи [7].Целями диссертационной работы являются:- определение микроскопических механизмов, приводящих к появлению аномалийих диэлектрических свойств в сегнетоэлектрических композитах (1-x)NaNO2+(x)BaTiO3,(l-x)KNO3+(x)BaTiO3, (1-х)NaNO2+(x)KNO2 и выявление возможных общихзакономерностей влияния примесей на диэлектрические свойства, кристаллическуюструктуру и фазовые переходы.- выявление структурных особенностей и уточнение фазовой диаграммы «составтемпература» мультиферроидных твердых растворов (1-x)(PbFe2/3W1/3O3)+(x)(PbTiO3) вобласти морфотропной фазовой границы, приводящих к появлению высоких значенийдиэлектрических свойств.- установлениемикроскопическойприродыдиэлектрическиханомалий,наблюдаемых в наночастицах NaNO2, полученных при введении в пористые стекла сосредним диаметрами пор 20 и 46 нм.В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основныезадачи:1.Получение информации о кристаллической структуре и фазовом составеобъектов исследования из анализа дифракционных спектров, полученных методамипорошковой дифракции нейтронов и синхротронного излучения.2.Построение фазовой диаграммы структура-состав сегнетоэлектрическогокомпозита (l-x)KNO3+(x)BaTiO3 на основе анализа зависимости температурногодиапазона существования сегнетоэлектрической фазы KNO3 от содержании примеси вкомпозите.3.Получение информации о температурной эволюции кристаллическойструктуры твердых растворов (1-х)(PbFe2/3W1/3O3)-(х)(PbTiO3) двух составов х=0.2 и 0.3,соответствующих области морфотропной фазовой границы, в широком температурномдиапазоне.Методы исследования: Для исследования диэлектрических свойств и структурывышеперечисленных систем применялись следующие методики:1.

Дифракция нейтронов и синхротронного (рентгеновского) излучения.2. Диэлектрическая спектроскопия.Научная и практическая значимость работы. Изложенные в диссертациирезультаты расширяют представления о взаимосвязи структуры и диэлектрическихсвойств в неоднородных сегнетоэлектрических материалах, могут быть использованы приразработкеновыхкомпозитныхматериалов,обладающихуникальнымифункциональными характеристиками, для создания приборов микро и наноэлектроники.На защиту выносятся следующие основные положения:• Релаксационные процессы, связанные с поляризацией Максвелла-Вагнера,приводят к появлению дополнительного, не наблюдающегося в чистыхполикристаллических образцах NaNO2, максимума на температурной зависимостидиэлектрической проницаемости в композитах (1-x)NaNO2+(x)BaTiO3 при x=0,05 иx=0,1 вблизи Т~ 420 К на низких частотах 0.1-10 Гц при нагреве.• Расширение температурного диапазона существования сегнетоэлектрической фазыKNO3 в композитах (1-x)KNO3+(x)BaTiO3 в диапазоне концентраций 0.25<x<0.5подтверждено структурными исследованиями.• Аномалии температурных зависимостей коэффициентов теплового расширения внаночастицах NaNO2, внедренных в пористое стекла со средним диаметром пор 20и 46 нм, и существенное различие значений КТР для наночастиц NaNO2 впараэлектрической фазе при нагреве и охлаждении.4•Сосуществование кубической и тетрагональной фаз в мультиферроидных твердыхрастворах (1-x)PbFe2/3W1/3O3+(x)PbTiO3 при х=0.2 и 0.3, соответствующихобласти морфотропной фазовой границы, в широком температурном интервалевплоть до Т 90 К и присутствие случайных статических смещений ионов свинца изосновной кристаллографической позиции (000) величиной порядка 0.16 А.Достоверность результатов, полученных в диссертационной работе, определяетсякомплексным использованием различных экспериментальных методик, таких какдифракция нейтронов и синхротронного излучения, диэлектрической спектроскопии,самосогласованностьюрезультатов,полученныхразличнымиметодами,ииспользованием современных средств анализа экспериментальных данных.Личный вклад автора.Основные результаты получены автором, либо при его непосредственном участии.Автором были подготовлены к публикации статьи и тезисы докладов на конференциях.

Висследованиях, проведенных в соавторстве, автор принимал активное участие впланировании экспериментов и обсуждении результатов.Апробация работы.Основные результаты диссертации докладывались на всероссийских имеждународных конференциях, в частности на International Workshop on RelaxorFerroelectrics (IWRF-2013), 1-6 июля 2013, г. Санкт-Петербург, Россия, VI Международнойнаучной конференции «Актуальные проблемы физики твердого тела » ФТТ-2013, 15-18октября 2013, г.

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.

Список файлов диссертации