Электромеханические свойства дигИдрофосфата калия

Л.Н. Коротков, Д.В. Лиховая, аспирант, Р.С. Аль Кхазаали, студент группы ПФм-121,

А.С. Кобзев, студент гр. МТЭ(ТФ)-081

Кафедра физики твердого тела

Дигидрофосфат калия (KH₂PO₄) – известный сегнетоэлектрик, обладающий пьезоэлектрическим эффектом, как в параэлектрической (42m, 142d), так и сегнетоэлектрической (mm2, Fdd2) фазах. Электромеханические свойства кристаллов KH₂PO₄ выше температуры Кюри (Т_С) хорошо изучены, вместе с тем данные, относящиеся к его пьезоактивности при температурах, лежащих ниже Т_С, практически не обсуждаются в литературе.

В связи с этим целью настоящей работы стало изучение электромеханических свойств монокристалла KH₂PO₄ в широком интервале температур, включающем, как параэлектрическую, так и сегнетоэлектрическую фазы.

Для исследования были изготовлены образцы, представляющие собой прямоугольные пластины 45^◦ - z среза с размерами 8х2х0,8 мм³. На поверхности, перпендикулярные тетрагональной оси z, напыляли серебряные электроды.

Образцы помещали в криостат, где температура изменялась от 90 до 300 K и контролировалась с погрешностью не более  0,5 К. Пьезоэлектрические свойства кристалла изучали методом резонанса-антирезонанса. Необходимые для расчета значения диэлектрической проницаемости получали с помощью измерителя иммитанса Е7-20 на частоте 10 кГц.

Результаты эксперимента показали, что температурные зависимости компоненты упругой податливости S₆₆, диэлектрической проницаемости ₃₃ и пьезоэлектрического модуля d₃₆ проходят через максимум в окрестностях T_C. Обнаружено, что наблюдаемые в условиях эксперимента зависимости демонстрируют качественно одинаковое поведение в широкой области температур, прилегающей к T_C. Данное обстоятельство указывает на значительный вклад электромеханической связи в диэлектрический и упругий отклики исследуемого кристалла.

Установлено, что в параэлектрической фазе температурные зависимости ₃₃, S₆₆, d₃₆, подчиняются закону Кюри – Вейсса:

ε₃₃ = ₀₃+C₃/(T - ₃),

d₃₆ = d₀ + D/(T - _d),

S^E₆₆ - S^D₆₆ = S/(T - _S),

где and С₃ – константа, а ₃ – температура Кюри – Вейсса, ₀₃ – температурно независимая составляющая диэлектрической проницаемости; D и _d – постоянная и температура Кюри – Вейсса для пьезоэлектрического модуля и d₀ температурно независимая составляющая часть d₃₆; S и _S постоянная и температура Кюри – Вейсса для упругой податливости электрически свободного образца (S₆₆^E); S^D₆₆ - упругая податливость электрически зажатого образца.

УДК 534.7

Расчет плоского симметричного волновода в рамках волновой модели

Д.С. Дикарев, студент группы МТЭ-081, О.И. Сысоев

Кафедра физики твердого тела

Выполнен расчет симметричного плоского волновода в структуре GaAs-Ga_xAl_1-xAs, при х=0,1, x=0,2, x=0,3 для толщин 0,1-10 мкм волноводного слоя волновой модели. Графоаналитическим методом решено дисперсионное уравнение и рассчитаны константы распространения четных мод для всех значений параметра x. Рассмотрено условие отсечки мод и установлено, что для симметричных волноводов основная мода существует при любых толщинах волноводного слоя.

Рис. 1 Графоаналитическое решение дисперсионного уравнения для четных TE-мод волновода с x=0.3 толщинами 0,1-2мкм.	Рис. 2 Зависимость коэффициента оптического ограничения от толщины волновода при x=0,1, x=0,2, x=0,3.

Получено выражение и выполнены расчеты коэффициента оптического ограничения для четных ТE-мод, представляющего собой долю энергии моды, переносимой в пределах волноводного слоя.

(1)

где – горизонтальная составляющая константы распространения, γ – вертикальная составляющая константы распространения, d - толщина волновода Исследована зависимость коэффициента ограничения для четных ТЕ-мод в зависимости от параметра x и толщины волновода. Для построения каждой из кривых рассчитывались параметры χ и γ для основной моды в зависимости от толщины волноводного слоя. Результаты представлены на рисунке 2. χ²=n₂²k₀²-β² (2) γ²=β²- n₁²k₀² (3)

где k₀ – волновой вектор, β – постоянная распространения, n₁, n₂ – показатели преломления. Из графиков рисунка 2 видно, что при заданных значениях толщины волноводного слоя, коэффициент оптического ограничения оказывается наибольшим для волноводной структуры с параметром x=0,3. Структуры, из числа исследованных, с меньшим содержанием Al обладают большим коэффициентом оптического ограничения.

Литература

1. Лазеры на гетероструктурах. Кейси Х., Паниш М. т.1 – М: Мир, 1981 2. Введение в теорию оптических волноводов. Адамс М. – М: Мир, 1984

УДК 621.315.57: 537.312.62