Электромеханические свойства кристалла

K_0,7(NH₄)_0,3H₂PO₄

Л.С. Стекленева, студент гр. ТФ-111, Д.В. Лиховая, Л.Н. Коротков

Кафедра физики твердого тела

В последние годы объектами пристального внимания исследователей стали слабоупорядоченные сегнетоэлектрики и, так называемые, структурные стекла. К таковым относятся некоторые составы твердых растворов дигидрофосфата калия-аммония, в частности, монокристалл K_0,7(NH₄)_0,3H₂PO₄, претерпевающий при низких температурах переход в состояние дипольного (структурного) стекла. Диэлектрические свойства этого кристалла, а также его продольные электромеханические свойства уже изучены в широком интервале температур.

Целью данной работы явилось экспериментальное исследование «поперечных» электромеханических свойств кристалла K_0,7(NH₄)_0,3H₂PO₄.

Образец вырезали в форме прямоугольных пластин ~11х7х0,7 мм³ из оптически однородной части монокристалла K_0,7(NH₄)_0,3H₂PO₄. Электроды на поверхностях, перпендикулярные оси а, создавались путем термического распыления серебра в вакууме.

В ходе эксперимента образец помещали в криостат, где температура изменялась от 80 до 300 К и контролировалась с погрешностью не более 0,5 К. Измерения диэлектрической проницаемости проводили с применением емкостного моста на частоте 5 кГц при амплитуде измерительного поля ~ 0,5 В/см в условиях нагрева со скорость ~1 К/мин. Измерения электромеханических свойств проводили, используя метод «резонанса - антирезонанса».

П олученные в ходе эксперимента температурные зависимости пьезоэлектрического модуля d₁₄ и упругой податливости S^E₁₁ изображены на рисунке.

Можно увидеть, что модуль d₁₄ имеет значение близкое к известному значению соответствующего пьезоэлектрического модуля дигидрофосфата аммония. При этом наблюдается монотонный рост d₁₄ с понижением температуры во всем интервале температур, доступном в условиях эксперимента. Податливость S^E₁₁, наоборот, понижается в ходе охлаждения образца.

С

Температурные зависимости пьезоэлектрического модуля d₁₄ и упругой податливости S^E₁₁.

опоставление температурных зависимостей d₁₄ и диэлектрической проницаемости ₁₁ выявило их идентичность. Это обстоятельство, говорит в пользу того, что наблюдаемое в эксперименте возрастание пьезоактивности непосредственно связано с ростом диэлектрической проницаемости материала и, как следствие, с усилением локального электрического поля.

УДК 537.228

Амплитудные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь для монокристаллического дигидрофосфата калия

Р.С. Алькхазаали, П.В. Кулаков, А.А. Порядский, Д.А. Лисицкий, аспирант

Кафедра физики твердого тела

Диэлектрическая нелинейность является свойством, присущим сегнетоэлектрическим кристаллам. Наиболее существенный вклад в нее дает доменный механизм. При этом характер нелинейного отклика существенно зависит от степени взаимодействия доменных границ с дефектами кристаллической решетки. Определенную информацию о данном взаимодействии можно получить из анализа амплитудных зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь tg.

Д ля исследований использовали емкостной мост, на который подавали от внешнего генератора регулируемое синусоидальное напряжение частотой 1 кГц и амплитудой E_~ = 0,3 – 15 В. Образец был помещен в криостат, где температура изменялась от 74 до 300 K и контролировалась с погрешностью не более  0,1 К. В ходе эксперимента амплитудные зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь измеряли в изотермическом режиме.

Установлено, что полученные кривые tg(E_~) могут удоблетворительно описаны соотношением tg=AE_~^-1exp(-g²/E_~²), что проиллюстрировано на рис. 1. Здесь A– некоторый параметр, а и g – поле активации.

А

Рис. 1. Зависимости ln(tg) от 1/E² для температур 92 (1), 98 (2), 104 (3), 108 (4), 112 (5) и 116 К (6).

нализ экспериментальных кривых позволяет получить температурную зависимость поля активации (рис. 2).

Н а этой зависимости можно выделить, по меньшей мере, 3 участка. При температурах ниже  105 К (область I) зависимость g²(T) убывает с повышением температуры по закону близкому к линейному. В окрестностях 105 К (область II) скорость ее убывания уменьшается. Однако, при дальнейшем повышении температуры, по мере приближения к Т_С, темп спада кривой g²(T) вновь увеличивается (область III) и при ТТ_С величина поля активации принимает нулевое значение.

В

Рис. 2. Температурная зависимость квадрата поля активации

идно, на каждом из участков квадрат поля активации g практически линейно убывает с повышением температуры. Анализ, проведенный в рамках феноменологической теории сегнетоэлектриков показывает, что подобная зависимость обусловлена ослаблением сил взаимодействия доменных стенок с дефектами вследствие уширения последних.

УДК 537.621.2: 537.622