Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Гистерезисные свойства монокристаллических твёрдых растворов PIN-PMN-PT

Н.Н. Большакова1, Н.Ю. Дружинина2, А.И. Иванова1, Д.А. Иванов1, Е.М. Семенова1

1 ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
2 ФГКВОУ ВО «Военная академия воздушно-космическая обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова» Минобороны РФ

DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.064

Оригинальная статья

Аннотация: В работе представлены результаты исследования гистерезисных свойств твёрдых растворов 24% Pb(In1/2Nb1/2)O3 – 49% Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 – 27% PbTiO3, полученные при регистрации петель диэлектрического гистерезиса и температурных зависимостей переключаемой поляризации. Экспериментально установлено, что при T = 293 K и напряженностях переполяризующего поля E = (140 – 301)·103 В·м-1 происходит лишь частичное переключение кристалла. В поле 271·103 В·м-1 насыщенные петли диэлектрического гистерезиса для кристаллов наблюдаются в двух интервалах температур 373-383 K и 437-440 K. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости и переключаемой поляризации имеют две аномалии, первые из которых соответствуют области фазового перехода кристалла из сегнетоэлектрической ромбоэдрической фазы в тетрагональную. При температуре порядка 450 K кристалл переходит в параэлектрическое состояние. Электронномикроскопические исследования структуры кристаллов показывают, что различные участки поверхности содержат неоднородности, отличающиеся по композиционному контрасту от матрицы, представленной химическими элементами, основной массовый процент которых составляют кислород и свинец. В элементный состав неоднородностей входит также титан.

Ключевые слова: монокристаллический твёрдый раствор, гистерезисные свойства, переключаемая поляризация, диэлектрическая проницаемость, фазовый переход

  • Большакова Наталья Николаевна – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Дружинина Наталья Юрьевна – к.ф.-м.н., доцент кафедры основ построения радиоэлектронных средств и систем , ФГКВОУ ВО «Военная академия воздушно-космическая обороны им. Маршала Советского Союза Г.К. Жукова» Минобороны РФ
  • Иванова Александра Ивановна – к.ф.-м.н., доцент, доцент кафедры прикладной физики, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Иванов Данила Алексеевич – студент 1 курса магистратуры, физико-технический факультет, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»
  • Семенова Елена Михайловна – к.ф.-м.н., доцент кафедры физики конденсированного состояния, ФГБОУ ВО «Тверской государственный университет»

Ссылка на статью:

Большакова, Н.Н. Гистерезисные свойства монокристаллических твёрдых растворов PIN-PMN-PT / Н.Н. Большакова, Н.Ю. Дружинина, А.И. Иванова, Д.А. Иванов, Е.М. Семенова // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 64-74. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.064.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. He, C. Optical properties of PT-based relaxor ferroelectric crystals / C. He, Y. Wen, Y. Wen et al. // Crystal Research and Technology. – 2023. – V. 58. – I. 6. – Art. № 2200197. DOI: 10.1002/crat.202200197.
2. Song, K. Composition and electrical properties characterization of a 5” diameter PIN-PMN-PT single crystal by the modified Bridgman method / K. Song, Q. Li, H. Guo, et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – V. 851. – Art. № 156145. – 24 p. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.156145.
3. Echizenya, K. PMN-PT and PIN-PMN-PT single crystals grown by continuous-feeding Bridgman method / K. Echizenya, K. Nakamura, K. Mizuno // Journal of Crystal Growth. – 2020. – V. 531. – Art № 125364. – 5 p. DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2019.125364.
4. Zhou, Y. Domain switching and polarization fatigue in rhombohedral PIN-PMN-PT and Mn-doped PINPMN-PT single crystals / Y. Zhou, Q. Li, F. Zhuo et al. // Journal of the American Ceramic Society. – 2019. – V. 102. – I. 11. – P. 6668-6679. DOI: 10.1111/jace.16461.
5. Ma, M. Enhanced transverse piezoelectric properties by composition and poling electric field induced phase transition in PIN–PMN–PT single crystal near morphotropic phase boundary / M. Ma, S. Xia, K. Song, et al. // Journal of Applied Physics. – 2021. – V. 130. – I. 6. – Art. № 064101. DOI: 10.1063/5.0055416.
6. Камзина, Л.С. Трансформация физических свойств кристаллов PbIn1/2Nb1/2O3-PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3 в электрическом поле / Л.С. Камзина, Л.А. Кулакова // Физика твёрдого тела. – 2015. – Т. 57. – Вып. 11. – С. 2164-2170.
7. Лайнс, М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / М. Лайнс, А. Гласс; пер. с англ. под ред. В. В. Леманова, Г. А. Смоленского. – М.: Мир, 1981. – 736 c.
8. Яффе, Б. Пьезоэлектрическая керамика / Б. Яффе, У. Кук, Г. Яффе; пер. с англ. под ред. Л.А. Шувалова. – М.: Мир. 1974. – 288 с.
9. Камзина, Л.С. Оптические и акустические свойства монокристаллов 33PbIn1/2Nb1/2O3-35PbMg1/3Nb2/3O3-32PbTiO3 в электрическом поле / Л.С. Камзина, Л.А. Кулакова, H. Luo // Физика твёрдого тела. – 2014. – Т. 56. – Вып. 9. – С. 1809-1815.
10. Wan, Y. Temperature and DC bias dependence of the phase transition behavior of [011]- and [001]-oriented PIN–PMN–PT single crystals with MPB composition / Y. Wan, Z. Li, M. Ma et al. // Journal of Materials Research. – 2018. – V. 33. – I. 23. – P. 4053-4061. DOI: 10.1557/jmr.2018.341.
11. Wan, Y. Temperature and DC bias dependences of dielectric behavior of different oriented 0.23PIN0.52PMN-0.25PT single crystals / Y. Wan, Z. Li, M. Ma et al. // Journal of Electronic Materials. – 2018. – V. 47. – I. 7. – P. 6282-6288. DOI: 10.1007/s11664-018-6401-8.
12. Камзина, Л.С. Эволюция диэлектрических и оптических свойств в монокристаллах PbIn1/2Nb1/2O3-PbMg1/3Nb2/3O3-PbTiO3 в электрическом поле / Л.С. Камзина, H. Luo // Физика твёрдого тела. – 2013. – Т. 55. – Вып. 10. – С. 1956-1961.
13. Богомолов, А.А. Физика сегнетоэлектрических явлений / А.А. Богомолов, В.В. Иванов. – Тверь. ТвГУ, 2014. – 160 с.
14. Иванова, А.И. Температурные наблюдения эволюции доменной структуры триглицинсульфата методами РЭМ / А.И. Иванова, Р.М. Гречишкин, Н.Н. Большакова, В.А. Беляков // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2015. – № 9. – С. 49-53. DOI: 10.7868/S0207352815090073.
15. Большакова Н.Н. Термоиндуцированные процессы переключения монокристаллов PIN-PMN-PT / Н.Н. Большакова, В.В. Иванов, А.И. Иванова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2017. – Вып. 9. – С. 114-120. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.114.
16. Yang, Y. Scaling relations of domain reversal dynamics in rhombohedral and tetragonal PIN–PMN–PT ferroelectric single crystals / Y. Yang, E. Sun, H. Zheng et al. // Applied Physics Letters. – 2021. – V. 119. – I. 18. – Art. № 182902. DOI: 10.1063/5.0067955.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒