Влияние внешнего смещающего электрического поля на пьезоэлектрические свойства смешанного кристалла k0,81(nh4)0,19h2po4

Л.Н. Коротков, Д.В. Лиховая, аспирант

Кафедра физики твердого тела

Известно, что дигидрофосфат калия (KH₂PO₄) и дигидрофосфат аммония (NH₄H₂PO₄) обладают пьезоэлектрическим эффектом. Эти соединения образуют непрерывный ряд твердых растворов, электромеханические свойства которых к настоящему времени слабо изучены.

В связи с этим целью настоящей работы стало изучение электромеханических свойств монокристалла K_0,81(NH₄)_0,19H₂PO₄ и влияние на них внешнего смещающего электрического поля.

Для исследования были изготовлены образцы, представляющие собой прямоугольные пластины 45^◦ - z среза с размерами 7х2х0,7 мм³. На поверхности, перпендикулярные оси z, напыляли серебряные электроды.

Температурные зависимости пьезоэлектрического модуля d36 при различных значениях смещающего электрического поля: 1- 0 кВ/см, 2- 1 кВ/см ,3- 4 кВ/см

Пьезоэлектрические свойства кристалла изучали методом резонанса-антирезонанса. Образцы помещали в криостат, где температура изменялась от 20 до 293 K и контролировалась с погрешностью не более  0,3 К. Измерения диэлектрической проницаемости проводили с применением измерителя иммитанса Е7-20 на частоте 10 кГц. Перед измерениями образцы охлаждали в электрическом смещающем поле Е до температуры, лежащей ниже температуры сегнетоэлектрического фазового перехода (T_C), затем, не выключая поля, в ходе меленного нагрева
(~ 1 – 2 К/мин) производили измерения частоты резонанса (fr), антирезонанса (fa) и емкости образца (С), пользуясь которыми осуществляли расчет пьезоэлектрического модуля d₃₆. Полученные результаты показаны на рисунке в виде зависимостей d₃₆(Т). Можно увидеть, что температурные зависимости пьезоэлектрического модуля проходят через максимум вблизи T_C . Обнаружено, что по мере увеличения напряженности поля Е от 0 кВ/см до 4 кВ/см, происходит рост пика d₃₆ и уменьшение его размытия.

Полученные результаты обсуждаются в рамках модели случайных полей, предложенной в работах [1, 2].

Литература

1. M.D. Glinchuk, R. Fari. J. Phys.: Cond. Matter 8, 6985(1996).

2. M.D. Glinchuk, V.A. Stephanovich. J. Phys.: Cond. Matter 10, 11081(1998).

УДК 538.935

Термоэдс полупроводниковой керамики на основе оксидов металлов со структурой перовскита

С.Ю. Панков, студент группы ПФм-121, В.А. Макагонов, аспирант

Кафедра физики твердого тела

Одними из наиболее перспективных термоэлектрических материалов являются полупроводниковые материалы на основе оксидов металлов со структурой перовскита, имеющие высокую термоэлектрическую добротность и химическую стойкость [1]. В данной работе исследованы термоэлектрические свойства полупроводниковых керамик (BaTiO₃, Ba_0,7Sr_0,3TiO₃ и Ba_0,6Pb_0.4TiO₃) с разным содержанием редкоземельных элементов (РЗЭ) лантана и церия.

1–Ba0,6Pb0.4TiO3 + 0,002La;2– Ba0,7Sr0,3TiO3+0,001La; 3 – Ba0,7Sr0,3TiO3+0,003La; 4 – BaTiO3+0,0015Ce; 5 – BaTiO3+0,0020Ce; 6 – BaTiO3+0,0025Ce
Рис. 1. Температурные зависимости термоэдс керамик BaTiO3, Ba0,7Sr0,3TiO3 и Ba0,6Pb0.4TiO3 с разным содержанием РЗЭ в координатах S = f(1/T)	Рис. 2. Температурные зависимости фактора мощности керамик BaTiO3, Ba0,7Sr0,3TiO3 и Ba0,6Pb0.4TiO3 с разным содержанием РЗЭ

Были изучены температурные зависимости удельного электрического сопротивления и термоэдс в диапазоне температур 77 – 350 К.

На рис. 1 изображены температурные зависимости термоэдс керамик BaTiO₃, Ba_0,7Sr_0,3TiO₃ и Ba_0,6Pb_0.4TiO₃ с разным содержанием лантана и церия. Из графика видно, что термоэдс выше 200 К имеет линейную зависимость от обратной температуры, которая может быть описана уравнением S= k/e·(A-E_a^S/kT), где е – заряд электрона; А – постоянная; E_a^S – энергия активации термоэдс.

По экспериментальным результатам были рассчитаны энергии активации проводимости и термоэдс.

На рис. 2 показаны температурные зависимости фактора мощности полупро­водниковой керамики BaTiO₃, Ba_0,7Sr_0,3TiO₃ и Ba_0,6Pb_0.4TiO₃ с разным содержанием РЗЭ. Полученные значения фактора мощности согласуются с экспериментальными результатами других авторов [2]. Согласно графику, наибольшим значением фактора мощности обладает состав Вa_0,7Sr_0,3TiO₃+0,001La, что делает его перспективным термоэлектрическим материалом.

Литература

1. Брусенцов Ю.А., Минаев А.М. Основы физики и технологии оксидных полупроводников. – Тамбов: ТГТУ. 2002. – 80 с.

2. Шефтель И. Т. Терморезисторы / И. Т. Шефтель, Я. В. Павлоцкий. ‑ Изв. АН СССР. 1970. – 397c.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по гранту 13-08-97533

УДК 621.315.57: 537.312.62