Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование анизотропии эффективного пьезоэлектрического коэффициента кристаллов в зависимости от их химического состава методом ударного механического воздействия

Фамилия
Новикова
Имя
Светлана
Отчество
Юрьевна
Номинация
Материаловедение
Институт
Новых материалов и нанотехнологий (ИНМиН)
Кафедра
Материаловедения полупроводников и диэлектриков
Академическая группа
МКФ-12
Научный руководитель
д., Закутайлов К.В.
Название тезиса
Исследование анизотропии эффективного пьезоэлектрического коэффициента кристаллов в зависимости от их химического состава методом ударного механического воздействия
Тезис

На основе анализа методов измерения пьезоэлектрических коэффициентов разработан экспресс-метод определения величины и знака эффективного значения пьезоэлектрического коэффициента – метода ударных механических воздействий, который не требует значительных аппаратурных затрат и специальной подготовки образцов. Данный способ измерения заключается в единичном механическом ударном воздействии на поверхность кристалла и снятии сигнала пьезоэлектрического отклика и сигнала с трехкоординатного датчика ускорения. По полученным значениям сигналов можно получить величину и знак пьезоэлектрического коэффициента для любой ориентации кристалла. 

Для проверки метода проведено измерение сигналов пьезоэлектрических откликов и получены значения эффективных пьезокоэффициентов кварца Х-среза, ниобата лития Y-среза и 127,86˚Y-среза. Полученные значения находятся в хорошем соответствии с литературными данными. Например, для Х-среза кристалла кварца отклонение между экспериментальными и теоретически рассчитанными значениями эффективного пьезокоэффициента кварца составило 0,007 пКл/Н, для Y-среза ниобата лития 0,01 пКл/Н, а для 127,86˚Y-среза пластинки ниобата лития данное отклонение равно 0,001 пКл/Н.

Установлено, что для кристаллов ниобата лития, танталата лития и лангасита максимальные значения эффективного пьезокоэффициента наблюдаются для срезов 41˚, 42˚Y и 26,7˚Y со средними значениями, равными 52,64 пКл/Н, 18,48 пКл/Н и 10,810 пКл/Н соответственно. При этом минимальные значения наблюдаются на срезах 163˚Y, X и 54˚Y для кристаллов ниобата лития, танталата лития и лангасита средние значения которых равняются 8,862 пКл/Н, 6,85 пКл/Н и 5,512 пКл/Н соответственно.

Следует отметить, ниобат и танталат лития ‒ фазы переменного состава с широкой областью гомогенности. Положение точки конгруэнтного плавления на фазовой диаграмме варьируется диапазоне составов от 48,3 до 48,65 мол. % Li2O. Соответственно, и пьезоэлектрические свойства меняются в зависимости от химического состава. 

Расчёты показали, что наиболее чувствительными срезами к изменению химического состава кристалла являются срезы 163˚Y для кристаллов ниобата лития и 112˚X для танталата лития, а наименее чувствительными являются 41˚Y и 42˚Y срезы для кристаллов LiNbO3 и LiTaO3, соответственно.