Справочник по электротехническим материалам. Под ред. Ю.В.Корицкого и др. Том 3 (3-е изд., 1988) (1152098), страница 155
Текст из файла (страница 155)
Они обладают характернымн чертами сегнетоэлектриков, но вплоть до абсолютного нуля остаются в неполярной фазе. Имеют структуру перовскита, изоморфную неполярной фазе классического сегнетоэлектрика ВаТЮз. Высокие значения г прн температуре 20...4 К (см. рис. 22.8) облегчают исслелования эффектов влияния индуцированной поляризации на различные свойства кристаллов, и, что особенно важно, позволяют получить в этой области температуры высокую реверсивную и динамическую нелинейности диэлектрической проницаемости при воздействии посюянного и высокочастотного электрического поля. Для совершенных кристаллов при температуре жидкого гелия ксяффнциент реверсивной нелинейности для ВгТЮз в поле напряженностью 5 кВ/см равен 8...10, для КТаОз в ноле напряженностью 15 кВ/см — 4. Максимальные значения коэффициентов динамической неаинейносги при 4,2 К и частоте 500...1000 МГц для ЗгТЮз равен 1,2...1,6 см/кВ, для КТаОз — 0,12..- ...О,Ы см/кВ. Титаиат стронция в нормальных условиях кристаллизуется в кубическую решетку структуры перовскнта с ничтожным тетрагоиальным искажением (см.
табл. 22.2) . Кристалл является хорошим диэлектриком, имеет ширину запрещенной зоны 3,15 зВ при 300 К и 328 эВ при 42 К, устойчив к электрическим перегрузкам, действию магнитных полей, ионизирующих излучений, химических реагентов. При нормальной температуре диэлектрическая проницаемость равна 300...400, при охлаждении возрастает до 1900...2600 прн 77 К и до 15000...30000 прн 4,2 К.
При температуре 100...1!О К титанат стронция претерпевает несегнетоэлектрический структурный фазовый переход, решетка приобретает слабое теграгональное искажение (0,01 уо, кристалл разбивается на двойниковые области — структурные домены и становится одноосным. При атмосферном давлении в совершенных кристаллах титаната стронция диэлектрическая проницаемость не достигает максимума вплоть до 0,035 К. Внешние воздействия вызывают возникновение фазового перехода в полярное сегнетоэлектрическое состояние. При Тяз4,2 К в смещающем поле зависимость е (1) обнаруживает широкий максимум, который при увеличении напряжения смешается в сторону более высоких температур.
При этом кристалл ведет себя как сегнетоэлектрик с фановым переходом второго рода, индуцированным электрическим полем (см. рис, 22.8, а). Диэлектрические потери титаната стронция в области СВЧ при 10 ГГц при температуре 380...600 К чалы, !86(10 ', при 140 К потери достигают минимального значения 5,5.10 ', при Т ниже 60 К потери возрастают, однако все же остаются достаточно низкими 10 'з; проявляется линейная зависимость !85 от частоты. Отжиг кристаллов приводит к снижению диэлектрических потерь во всем интервале температуры 4,2...300 К. Зто связано с уменьшением механических напряжений, количества кислородных ваиансий и других дефектов.
Влияние отжита особенно заметно при температуре ниже 30 К. Титанат стронция широко исследован и применнется как в виде монокристаллов, так и в виде керамики. В поликристаллическом титанате стронция диэлектрические потери в значительной степени определяются примесными механизмами. Величина !дб существенно выше, а зависимость от частоты гораздо слабее, чем в монокристаллах. Соединение используется лля разработан (5 ж3( Ионные гегнгггелекгрики 661 25 70 Ю 0 750 500 450 500е0 700 50 й)0-Ю 0 50 йй) Ю 200 250 ЮО 550 45)0 450 500 Ж) 500 Я0'С Рис. 22.9. Температурная зависимость диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков (а) и антисегнетоэлектриков (б) 1 — поликРисталлическнй РЬ2гОх! 2 — монокРкствлл ЫэХЬОм 3 — погнквнстзллкческий РЬМйпгшнэОМ 4-- поликрксталличгский РЬОйцгцгигОз при равных ~эстетах: 41 — 1,3.10 Гц; 42 — 37.!О Гц! 43— 1,33 !Ог Гц; 4.4 — 4 ° !ог Гц; 4.5 — 1,7 ° 10' Гп; 4.б- — 3,7 !0м !'ц керамических конденсаторов на основе чистого тнтаната агро!шия или с небольшимн добавками оксидов, а наиболее широио на основе двух- и многокомпонептных твердых растворов с титанатом бария и другими соединЕниями.
Танталат калия КТаОз сохраняет кубическую решетку структуры перовскита как при высоких положительных температурах, так и при самых низких отрицательных, Кристаллы, несовершенные или полвергнутые воздействию механических (электрических) полей при больших напряженностях электрического поля и прн температуре ниже !0...12 К, переходят в сегнетофазу, обнаруживают остаточную поляризованность и диэлектрический гистерезис.
Моноирисгаллы высокого начества обнаруживают чрезвычайно важные свойства при гелиевых температурах в области сверхвысоких частот: высокую нелинейность диэлектрической проницаемости и предельно низкие диэлек. трические потери. Температурные зависимости е показаны на рис. 22.8, б. ц) 55 Лля КТаОз при 4,2 К на частоте 13,6 ГГц получен 1и6=3,6.10 "', что является минимальным значением диэлектрических потерь, когда-либо. зафиксированным лля сегнетоэлектриков в диапазоне СВЧ. При комнатной температуре на частоте 1О ГГц 1и 6= (!..10) 1О ', при температуре 30...40 К наблюдается максимум потерь и 126,„ж(2...3) .10' з.
В этом же интервале температуры происходит наиболее заметное затухание продольных ультразвуковых волн. Оба эффекта связаны с аномапьной близостью мягкой поперечной оптической и продольной акустической ветвей колебательного спектра при низких температурах. Взаимное преобразование оптических и акустических фононов и приводит к появлению пиков на температурных зависимостях диэлектрических н ультразвуковых потерь. Титанах стронция и танталат калия привлекают большое внимание в силу высокой нелинейности диэлектрической проницаемости и низких диэлектрических потерь в области СВЧ при криогенных температурах. Ниобат натрия ЫаЫЬСЬ является в настоягцее время наиболее сложным из известных сегнетоэлектриков со структурой перов- скита. Оказалось, что фаза, сушествуюшая при иомнатной температуре, неполярна в отсутсгвие внешнего электрического поля, но, приложив сильное поле, можно индуцировать сегнетозлектрическое состояние; ЫаЫЬОг при Т)~236 К представляет собой антисегнетоэлекгрик.
Кристалл обладает большим температурным гистерезисом вблизи 100 К в отсутствии внешних воздействий Сегяегоэлекгрики [разд. 22[ может находиться либо в сегнето-, либо в антисегиетоэледтрических модификациях. Высокотемпературная фаза (выше 640 'С) яэляется простой кубической фазой.
При понижении температуры следует целая серия структурных переходов, завершающаяся моноклинной сегнетоэлектрической фазой при минус 100'С. Наблюдаются разные структуры кристаллической решетки: кубическая, тетрвгональная (с/а= = 1,0015), псевдстетрагональная (с, а= = 1,0023), ромбическая, моноклииная. Точное число фаз, стабильных при атмосферном давлении, еще не установлено, но определены шесть переходоа при температуре около 640, 575, 520, 480, 354 и — !00 ( †2) С. В области перехода тетрагональной фазы а ромбическую при 354 'С возникает сильная аномалия диэлектрической проницаемости: згм2300 (рис.
2з.9), в нормальных условиях ах,А!00, а!к ж600. Другие фазовые переходы сопровождаются относительно небольшими изменениями з. Возникновение естественной сегнетоэлектрической фазы при минус 100 'С связано с переходом 1 рода нз ромбической антисегнетоэлектрической фазы в сегнетоэлектрическую. Спонтанная поляризация вдоль оси с составляет Р за 12 миКл/смэ, перпендикулярно оси с — Р„0 нли очень мала. Ниобат натрия образует непрерывный ряд твердых рвсгвороа с ниобатом калия во всей области концентраций. Несмотря иа большую разницу между ионными радиусами н полярнзуемостями палия и натрия, температура Кюри остается почти неизменной для всей системы твердых рапворов, исключая область непосредственной блиаости к ЫаЫЬОз. Сегнетоэлектрические свойства вспникают в широкой области таердых растворов, содержащих Ь[аХЬОз, ог 0 до 98 ош Составы с большим содержанием ниобата натрия являются антисегнетоэлектриками, но з сильных электрических полях у ннх могут вознииать сегнетоэлектрические фазы.
Танталат натрия НаТаОз. Сегнегоэлектрнческие свойства танталата натрия обнаружены в !949 г. Между ниобатом натрия и тацталатом натрия образуются твердые растворы. Если танталата натрия содержится менее 50 эй, растворы являются антнсегнегоэлектриками и по диэлектрическим свойствам аналогичны чистому ЫаЫЬОз. Составы, содержащие более 55 36 ЫаТаОз, при температуре ниже фазового перехода обладают сегнетоэлектрическнми свойствами.
Титанат свинца РЬТЮэ обнаруживает сегнегоэлектрические свойства при комнатной температуре, что впервые было обнаружено в 1950 г. Осноаные экспериментальные данные баии получены на керамических образцах; свойства в сильной степени зависят от режимов термической обработки и способа выращивания монокристаллов, от летучести оксидов свиаца. При комнатной температуре диэлектрическая проницаемость керамики еж50, для монокристаллов з гн75.,170, в точке Кюри е 6000...10 С00.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
