Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора

 

Использование: для получения пьезоэлектрических , пироэлектрических, длектрооптических кристаллов с высокими внутренними полями. Сущность изобретения: кристаллы выращивают из раствора при наложении низкочастотных колебаний. амплитуду которых изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних размеров доменов. Коэффициент униполярное™ полученных кристаллов увеличен на 20-40%, весовой прирост составил 1.5-2 г, а плотность дислокаций уменьшилась. 4 ил.

«

«дф Ф «ц»

4; сок3з со«3«-тских

СОЦИЛЛИС ГИ 1ЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

f3EQOMCTBO СССР (ГОС 1ATEHT CCCP) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4882364/26 (22) 16. 11,90 (46) 07.05.93. Бюл. ¹ 17 (71) Витебское отделение Института физики твердого тела и полупроводников АН БССР (72) В.В,Михневич, И,cD.Кашевич, И.А.Цыбин и В,Н,Шут (56) Клубович В,В. и др. Исследование влияния низкочастотных вибраций на процесс роста кристаллов сегнетовой соли;Кристаллография, 1984, 29, № 4, с.822-824, Изобретение относится к способам выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора и может быть использовано для получения пьезоэлектрических, пироэлектрических, электротехнических кристаллов с высокими внутренними полями.

Целью изобретения является повышение пирокоэффициента и поляризации за счет увеличения коэффициента униполярности.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора при воздействии на него низкочастотных колебаний амплитуду колебаний изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних размеров доменов.

Известно, что скорость вхождения примеси в кристалл из кристаллизуемой жидкости во время его роста зависит от многих

„„, 50 „,. ) 813816 А1 (54) СПОСОБ ВЫРА(ЦИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СЕГI1Б ГОЗЛБКТРИКОВ ИЗ

РАСТВОРА (57) Использование: для получения пьезоэлектричесKèх, пироэлектрических, электрооптических кристаллов с высокими внутренними полями. Сущность изобретения: кристаллы выращивают из раствора при наложении низкочастотных колебаний. амплитуду которых изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних размеров доменов.

Коэффициент униполярности получен н ы х кристаллов увеличен на 20-40%, весовой прирост составил 1.5-2 г, а плотность дислокаций уменьшилась. 4 ил. факторов, в том числе и от скорости роста кристалла, Скорость роста кристалла под действием низкочастогных колебаний, ампI литуда которых изменяется Во времени. будет изменяться аналогично изменениям 1 амплитуды колебаний, следовательно, бу- (» дет меняться и скорость вхождения приме- р» си в кристалл, т,е. примесь в растущий кристалл будет входить неравномерно. При изменении амплитуды накладываемых колебаний по пилообразному закону (фиг,1) в кристалле создаются слои с градиентом вводимой примеси, т.е, концентрация примеси в слоях будет также изменяться по пилообразному закону (фиг,2). Градиент примеси в слое кристалла создает внутреннее поле, направленное вдоль градиента. Это внутреннее поле будет оказывать поляризующее действие на формирующуюся доменную структуру рас1ущего к,"нсталла, домены будут закрепляться в одном HаправЗаявляемый способ выращивания мо-. нохристаллов сегнетоэлектриког. из раствора можно Осу!цествить с помо!1!ь!о устройства, блок-схема которого изображе- З0

IIa на фиг.4, устройство copep?I(1sT кристаллизатор 1, помещенный в термостат 2, снабженной крышкой 3, с кристалл одержателем 4, жестка соединенными с вибратором 5, генера- 85 тор пил ообраз!IОГО напря?1(оиия 6, генератор низких.частот 7, персмножитель

8, усилитель низких частот 9. Время изменения амплитуды колебаний задается таймером 30„40

Способ выращивания мо1!Окристаллов

ССГНЕтОЗЛОКтРИКОВ ИЗ РастВОРа ОСУЩЕСтВЛЯfoT следующим Образом.

Б кр!!сталлиэятор залива!От кристаллизуемую жидкость, добавляют в нее примесь, влияющу!о на создание униполярности в кристалле, кристаллодержатель с затравкой помещают в жидкость, включа!От вибратор, предварительно задав частоту, максимальную и минимальную амплитуду колебаний и 50 время изменения амплитуды, которое опрсде!1я!От путем деления среднего характерного размера домена выра!циваемого кристалла на скорость роста, соответствующую заданному режиму выращивания, За- 55 тем проводят процесс вь!ращивания кристалла, лении, В целом по обьему кристалла суммирование Однонаправленных внутренних полей отдельных слоев дает большее внутреннее поле, чем внутреннее поле, со здаваемое известным способом, и униполяриость такого кристалла будет выше (фиг,3). Влияние градиента примеси на формирование доменной структуры будет наиболее значительным, если размеры этого градиента (по pfIIslfe пластинки кристалла) будут приблизительно одинаковы с характерными размерами доменов кристалла, поэтому время изменения амплитуды от ми?!имальной до максима!lьной должно лежать в пределах впемени роста доменой кристалла, 3 а!! пляемым способом Mo?f,f lo также выращивать кристаллы с необходимыми параметрами !з кристаллизуемой жидкости с примесью, концентрация которой ниже, чем конце!(трация примеси в известном способе, так как ее неоднородное распределение создает такую же униполярность в кристалле, как в случае однородного распределения, но с большей концентрацией примеси.

Ниже приведены коикретн!!е примвры

Осу!((ествлеи!ля заявляемого спОсоба.

Пример 1. Проводилось выращивание кристаллов триглицинсульфата (ТГС) из раствора с примесь!о 1= а-аланина в качестве добавки для стабилизации спонтанной направленной поляризации данного кристалла. Готовили насыщенный раствор ТГС с примесь!о 1=с(-аланина, концентрация которого в растворе была 3 мас,g. Раствор заливали в кристаллизатор обьемом 1,2 дмз. В этот раствор помещали две затравки ТГС, причем одна крепилась к кристаллодержателю, соединенному с вибратором, другая на неподвижный кристаллодержатель, прикрепленный к крышке кристаллизатора (контрольный кристалл). Включали вибратор, К динамическому кристаллодержателю прикладывались колебания частотой 14 Гц, амплитуда колебаний плавно изменялась от

0 до 12 мм. Время изменения амплитуды колебаний от минимальной до максимальной задавалось таймером и составляло по расчетам примерно 10 мин (так как средние размеры доменов ТГС приблизительно 2040 мкм, а скорость 0,4 мм/ч). Выращено два кристалла, один — под воздействием колебаний с меняющейся амплитудой; другой— контрольный, в статическом режиме методом снижения температуры с 28 до 26,5ОС в течение 48 ч. Всего по описанной методике было получено 6 пар кристаллов.

Для определения коэффициентов униполярности полученных кристаллов из них вырезали пластины перпендикулярно направлению полярной оси размерами

10х10х0,8 мм и на их большие плоскости после шлифовки и полировки наносили методом напыления алюминиевые электроды.

Затем такие кристаллические конденсаторы вкл1очали в гистерезисный мост (модифицированная схема Сойера-Тауэоа) и по петле гистерезиса определяли коэффициент униполярности, Коэффициент униполярности рассчитывали по формуле

k == (S+ — Я-)/(S++ S-) 100ф, . где Я+ и S- — суммарные площади положительной и отрицательной компонент доменной структуры.

В результате вычислений оказалось, что коэффициент униполярности для кристаллов ТГС с примесью 1= а-аланина, выросших под возде!1ствием колебаний с пилообразным изменением амплитуды во времени, был выше на 20-40, чем для контрольных кристаллов. Кроме того весовой прирост исследуемых кристаллов был больше, чем у контрольных, в среднем на 1,5 г, а плотность дислокаций уменьшалась. Пирокозффициент исследуемых кристаллов, вы1813816

Фиг. E росших под действием колебаний с изменяющейся амплитудой, был также выше, чем у контрольных кристаллов, Пример 2. По методике, описанной в примере 1, и в таких же режимах роста были выращены кристаллы ТГС, но в качестве добавки для стабилизации направленной спонтанной поляризации были взяты ионы хрома; концентрация которых в маточном растворе равнялась 0,5 мас. . Было выращено 3 пары кристаллов — исследуемых и контрольных. Коэффициент униполярности кристаллов, выросших под воздействием низкочастотных колебаний с пилообразным изменением во времени амплитуды, оказался на 10-30 выше. чем у контрольных кристаллов, Пример 3. Выращивали кристаллы сегнетовой соли с примесью ионов меди в качестве добавки для стабилизации направленной спонтанной поляризации. Кристалл ы, контрольный и исследуемый, выращивали в кристаллизаторе, описанном в примере 1. Режим роста: начальная температура 18ОС, конечная 17ОС, время выращивания 35 ч. Концентрация меди в маточном растворе 0,5 мас. . Время изменению амплитуды колебаний от минимальной — 0 до максимальной — 10 мм составило по расчету 5 мин, частота колебаний 20 Гц.

Выращено 3 пары кристаллов. Коэффициент

5 униполярности исследуемых кристаллов, выросших под действием низкочастотных колебаний с изменяющейся амплитудой, был на 20-30 больше, чем у контрольных кристаллов, выросших при тех же условиях

10 и из того же раствора, что и исследуемые кристаллы. Весовой прирост исследуемых кристаллов был более 2 г, Таким образом, предлагаемый способ выращивания монокристаллов сегнетоэлек15 триков из раствора позволяет повысить их пирокоэффициент и поляризацию.

Формула изобретения

Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора при воздей20 ствии на него низкочастотных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения пирокоэффициента и поляризации эа счет увеличения коэффициента униполярности, амплитуду колебаний

25 изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних разме- ров доменов.

1В1З8Ю

Составитель В.Михневич

Техред M.Моргентал Корректор M.Самборская

Заказ 1814 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственно о комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

1130. .35. Москва, Ж-35. Раушг,кая наб„4/5

Редактор

Проиэводственно-издательский комбинат Патент".г. Ужгород. ул.Гагарина 101

Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов гидрофталата натрия, которые могут использоваться в рентгеновском приборостроении и пьезотехнике, обеспечивает увеличение размеров кристаллов при сохранении их однородности

Изобретение относится к технологии получения органических кристаллов, которые могут быть использованы в квантовой электронике, нелинейной оптике и спектроскопии

Изобретение относится к технологии выращивания монокристаллов гидрофталата натрия, которые могут использоваться в рентгеновском приборостроении и пьезотехнике, обеспечивает увеличение размеров кристаллов при сохранении их однородности

Изобретение относится к технологии выращивания молекулярных кристаллов , которые могут быть использованы в квантовой электронике, нелинейной оптике

Изобретение относится к выращиванию кристаллов, конкретно органических кристаллов особо чистых веществ, и позволяет повысить сте пень чистоты кристаллов и увеличить производительность процесса

Изобретение относится к технологии взрывчатых веществ (ВВ) и может быть использовано в детонаторах и других взрывных устройствах, использующих процесс перехода горения ВВ во взрыв
Наверх