Способ определения точки кюри в сегнетополупроводниках типа а в с

Способ определения точки кюри в сегнетополупроводниках типа а в с

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

нан ет н Ю те. н ес, ОП ИСА

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик 714261 (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву (5l)M. Кл. (22) Заявлено 11.07.77 (2I ) 2507966/18-25 с присоединением заявки,%—

f (23)ПриоритетG 01 N 27/22

ВеуаеретееннмИ кемнтет

СССР ае делам нзобретеннй н втермтнИ

Опубликовано;05.02.80. Бюллетень М 5 (53) УЛK 53.096 (088.8) Дата опубликования описания 08.02.80.

А. Г. Сукиязов, Н. Д, Земляков и Н. Н. С трокова (72) Авторы изобретения

I (7I) Заявитель

Ростовский-на Дону институт сельскохозяйственного

Машиностроения (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧКИ КЮРИ

B СЕГНЕТОПОЛУПРОВОДНИКАХ ТИПА

А6 Ц6 С7

Известные способы определения точки Кюри заключаются в измерении температурной зависимости диэлектрической проницаемости или пьезомодуля и фиксации точки Кюри по положению максимума этих величин. Эти методы характеризуются большой длительностью процесса измерения: порядка 4-8 часов для одного образца. Они удобны едля лабораторных условий и не применимы на технологическом потоке, где необходимо измерять точку

Кюри большог о числа образцов.

Известен способ определения точки дрюри, заключающийся в медленном нагреве образца и измерения его диэлектрической проницаемости при каждой застабилизированной температуре. По положению максимума диэлектрической проницаемости судят о точке Кюри j1) .

Этот способ, как и все известные, характеризуется большой длительностью определения гочки Кюри, а также необходимостью перегрева материала через точку

Кюри. Кроме того, в случае размытого Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к способом определения точки Кюри в сегнетополуцроводниках, преимущес твенно, в сегнетопо», у ровод ах типа АБ В6С7, нагример сульфойодида сурьмы (Я) 93 ).

Температура фазового перехода (точки Кюри) является важной константой, характеризующей применимость данных веществ в определенных условиях. Так новые сегнетоэлектрические материалы типа А В С7 (например, 5Ъ53 ) обладают аномальными пьезоэлектрическими свойствами и находят применение в качес тве гидроакустических датчиков.

Однако, свои ценные практические свойс тва указанные материалы сохраняют лишь ниже температуры фазового перехода, т.е. ниже точки Кюри.

Точка Кюри характеризует качество материала с точки зрения его практического использования, поэтому определение точки Кюри является весьма важной задачей, -. ее-е-- . - е е-,ее . е-е ° -=-: - е *:..1 з 7142 фазового переходя снижается точность определения гочки Кюри.

Более высокую точность регистрации фазового перехода дает способ определения гочки Кюри в сегнетополупроводниках, Способ заключается в том, что образец сегнетополупроводниках, например, типа

5 6 7

А В С, с нанесенными металлически ми контактами, медленно нагревают и освещают контакт металл-сегнетополупро- 10 водник импульсами света из области собственной фотопроводимости и фиксируют максимум фотоотклика, по которому и определяют точку Кюри.

Однако, этот способ пригоден для по- 15 ликристаллических модификаций сегнетополупроводников, в связи с очень малой фотопроводимостью в них, в то время как только поликристаллические модификации наиболее перспективны для практического 20 применения.

Кроме того, длительность процесса определения точки Кюри остается прежней, а для реализации способа требуется слож наа аппарат ура. 25

Целью предлагаемого изобретения является сокращение времени определения гочки Кюри сетнетополупроводников. ти па А В С, повышая тем самым про5 6 7 иэводительность процесса измерения точ- ч0 ки Кюри, при одновременном упрощении реализации.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения точки Кюри в сегнетополупроводниках типа А В6 С с нанесенными металлическими контактами, образец подвергают воздействию тарироваиного механического напряжения при комнатной температуре вдоль сегнетоэлектрической оси, измеряют его емкость 40 вдоль атой осй для двух различйых значений напряжения "и по иэмененйю величины емкости определяют точку Кюри.

На чертеже изображена блок- схема устройства для реализации данного clIo- 45 соба, Устройство содержит приспособление

1 для создания одноосного сжимающего напряжения, в котором помещается образец 2 с нанесенными металлическими $0 контактами, подключенными к измерителю емкости. Одноосное сжатие прикладывают вдоль сегйетоэлектрической оси образца f?) .

Лля реализации способа исйользуется одноосное механическое сжатие, создаваемое с помощью прибора на базе твердомеря ТК 2М. Давление от индентора к образцу передается через плоско-парал61 4 лельную пластинку из высокопрочной Керамики, Емкость образца измеряется с помощью прибора Е 12 для двух значений сжимающего механического напряжения, P = 106 H и Р =4 10 Н

2 .

М2 которые выбирали из следующих соображен ий . . я} Р„; Р Р где Рр —. давление, разрушающее образец; б) 0Р = Р, - Р1, должно быть таким, чтобы изменение емкости ьС при изменении давления было достаточным, чтобы его можно было зафиксировать.

В качестве образцов взяты текстурированные сростки 6 ЬВ 3.

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Образец 2 помешают в приспособление

1 для одноосного сжатия, вдоль сегнетоэлектрической оси прикладывают механическое йапряжение Р и измеряют емкость. образца С с помошьк измерителя 3 емкости. Затем к образцу прикладывают механическое напряжение P вдоль того же направления и измеряют емкость С, после чего определяют температуру фазо- . вого перехода (точку Кюри) по формуле:

С2

С k С2 С1 2 1 1 (1) где !с — темйература фазового перехода (точка Кюри);

Тк —. комнатная температура; " - коэффициент сдвига гочки Кюри использованны м механическим напряжением.

Так как сегнетополупроводники типа

А В С, например имеют только 180Б 6 7 градусную доменную структуру, то внешне механические напряжения не могут привести к перестройке доменной структуры, поэтому изменение емкости образца при изменении механнческого напряжения происходит только за счет сдвига гочки Кюри механическими напряжениями. Извес тно, что температура фазового перехода (точка Кюри) линейно изменяется с изменением внешних механических напряжений: с 1 (2) где Т . - точка Кюри при механическом напряжении Р.

Так как в сегнетоэлектрической фазе зависимость емкости от температуры описывается формулой:(З) г. к где A — некоторая константя;

ТИ- текушая гемлервтуря.

4261 6

Предлагаемый способ можно осуществить двумя путями.

Первое измерение емкости производить

5 без механического напряжения, а второе измерение емкости при механическом напряжении вдоль сегнетооси Р2, после чего искомую температуру Т находить по формуле (5).

171

32,43

15,72

ЗЗ

160,5

0,87

15,72

155

22

32,17

0,26

195

160,5

3i,79 0,64

155

15,72

160,5

32,48

0,05

141,5

Таким образом, температура фазового перехода, определенная предлагаемым .способом, равна:

Т = 32,4ЪС+0,25 С

<Р А

Точка Кюри для этого же образца, /

5 71

Установлено, что константа А не за висит от величины выбранного давления

Р, то емкости для давлений Р и Р бу» дуг равны, соответственно;:

1 Тс- 3.Р - т 2 Тс - т (4}

Исключая из этих уравнений коэффициент А, получим формулу (1), для определения точки Кюри.

Если первое измерение емкости образца производить при нулевом механическом напряжении Р = О, го рабочая формула (1) переходит в формулу:

С2

Тс тк 7.С-С Ра (5)

Так как в качестве механического напряжения используется одноосное механическое сжатие, то при расчетах по формулам (1) и (5) использовано значение величины коэффициента сдвига гочки Кюри, равное 2

Т= 6,2. 10-2Л2Ы -"" кг

Или же первое измерение емкости образца производить при воздействии на образец вдоль сегнетоэлектрической, оси механического напряжения Р, а второе измерение емкости при Р2, после чего искомую температуру Тс находить по формуле (1).В таблице приведены значения +; расчиганные для различных механических напряжей Р1 и Р2.

Комнатная температура при эксперименте равняется 21 С..

Т с, =32,43 среА о д сРеА 0 25 определенная термическим (известным) о методом, равна Те=32 С + 2 С, вследствие размытости. фазового перехода. B любом из вариантов Р и Р оыибки из2 мерения не хуже, чем в известном способе.

10 формула изобретения

Способ определения точки Кюри в сегнетополупроводниках типа А В С с нанесенными металлическими контактами, 15 о т п и ч а ю шийся тем, что, с целью сокрашения времени определения точки Кюри, образец подвергают воздействию гарированного механического напряжения

20 при комнатной температуре вдоль сегнетоэлектрической оси, измеряют его емкость вдоль этой оси для двух различных значений напряжения и по изменению вели чины емкости определяют точку Кюри.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Материалы пьезокерамические, методы испытаний ГОСТ 12370-72, с. 2528.

2. Авторское свидетельство СССР № 366396, кп. G 01 М 25/12, 1973.

7,г . 714

Преимущества предлагаемого способа.

1. Использование предлагаемого способа не ставится в зависимость от размеров. образца, это следует из рабочей формулы (1) и (5), учитывая, что

С =Я

5 о где E — диэпек грическая пос тоянная о

Вакуум&

Я вЂ” диэлектрическая проницаемость образца;

5 - площадь образца; д толщина.

2. Результаты измерений Т в пред пагаемом способе не ставятся в зависимость от времени воздействия механических напряжений, так в предлагаемом способе время воздействия механических напряжений на один образец определяется временем измерения его емкости (это где-то порядка 2-х минут). За это время в образце не происходит каких-либо необратимых процессов, влияющих на ре зультат измерения.

3, Отпадает необходимость использования сложной и дорогостоящей термостатирующей аппаратуры, так как все измерения осуществляются при комнатной температуре.

Помимо этого в предлагаемом способе определения точки Кюри отсутствует перегрев образца через температуру фазово. го перехода (как эго имеет место в известных способах), что позволяет не нарушать созданное заполяриэованное состояние образцов, предназначенных для пьезоэлектрических датчиков и производить определение гочки Кюри уже готовых пьезоэлементов, Составитель В, Курчинкина

Редактор В. Павлов Техред М. Келемеш Корректор Я. Веселовская

Заказ 9275/39 Тираж 1019 Подписное

Е1НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4