Регистрация / Вход
Прислать материал

Анизотропия деформации актюаторов на основе монокристаллического ниобата лития

ФИО: Попов А. В.

Направление: Материаловедение

Научный руководитель: к.ф-м.н., доц. Малинкович М.Д.

Институт: Институт новых материалов и нанотехнологий

Кафедра: Кафедра Материаловедения полупроводников и диэлектриков

Академическая группа: МПП-11-1

В настоящее время устройства на основе пьезоэлектрического эффекта привлекают большое внимание в связи с широким применением в различных областях науки и техники. Пьезоэлектрические приводы (актюаторы), датчики и преобразователи широко используются во многих электромеханических приборах, в частности резонаторах, гироскопах, устройствах зондовой микроскопии и.т.д. Материалом для их изготовления в основном служит пьезокерамика на основе цирконата-титаната свинца (PZT-керамика). Пьезокерамические материалы имеют ряд недостатков: наличие значительного гистерезиса (до 20%), ползучести, а также чувствительность к изменению окружающих условий (с изменением температуры наблюдается изменение пьезомодуля и диэлектрической проницаемости), что снижает предсказуемость рабочих характеристик конечного устройства. Это существенно ограничивает область применения таких актюаторов для устройств, требующих перемещений с высокой точностью. Перечисленных недостатков не обнаруживается у LiNbO3, однако из-за малых значений пьезомодулей у ниобата лития, и, как следствие, невозможности достигнуть перемещений на большие расстояния, они не нашли применения в устройствах точного позиционирования. Для увеличения значений перемещения были созданы биморфные структуры, представляющие собой бидоменные монокристаллические пластины ниобата и танталата лития с разнонаправленными векторами электрической поляризации. Подобные структуры могут применяться в качестве актюаторов в приборах, которые требуют температурной стабильности: зондовой микроскопии, микроэлектромеханических системах (МЭМС) и т.д. Одним из свойств монокристаллического ниобата лития является наличие у биморфов на его основе анизотропии деформаций. Целью данной работы является исследование изгибных деформаций монокристаллических бидоменных актюаторов на основе пластин ниобата лития Y +127o – среза в зависимости от угла поворота вокруг Y’. Проведен расчет значений матрицы пьезомодулей для различных углов поворота, измерены деформации круглого биморфа толщиной 0,5 мм. Показан седлообразный характер зависимости деформации от напряжения.

Рисунок 1 – Зависимость смещения края круглого биморфа от угла поворота (амплитуда напряжения 400 В)