Способ выращивания монокристаллов сегнетоэлектриков из раствора

дф Фр еюз соги тгкихСОЦИЛЛИС ГИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ПИСА К АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ 1 Ф 17ление Института физикиупроводников АН БССРИ,Ф.Кашевич, И.А,Цыдр. Исследование влиях вибраций на процесс гнетовой соли;КристалМ 4, С.822-824,ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Витебское отдетвердого тела и пол(56) Клубович В,В. иния низкочастотныроста кристаллов селография, 1984, 29,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 моно- кристаллов 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 многих5 О 181381 П 5 С 30 В 7/08, 29/э(54) СПОСОБ ВЫРАЦИВАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛОВ СЕГНБ ГОЗЛБКТРИКОВ ИЗ РАСТВОРА(57) Использование: для получения пьезоэлектрических, пироэпектрических, электро- оптических кристаллов с высокими внутренними полями. СуГцность изобретения: кристаллы выращивают из раствора при наложении низкочастотных колебаний, амплитуду которых изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних размеров доменов, Коэффициент унипопярности полученных кристалловв 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, амп-флитуда которых изменяется во времени, будет изменяться аналогично изменениям а 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 пилооб. разному закону (фиг,2), Градиент примеси в слое кристалла создает внутреннее поле, направленное вдоль градиента. Это внутреннее поле будет оказывать поляризую щее действие на формирующуюся доменную структуру рас 1 ущего кр 1 стаплд, домены будут закрепляться в одном направЗайоляемый способ Г 1 ыраЦлвания монохристаллоо сег етаэлектрикоо из раствора можно асу 1 цестоить с пома 1 ьоустройства, блок-схема которого изабраже- ЗОна на фиг.4,устройства содержит кристаллизатор 1,помещенный в термастат 2, снабженнойкрышкой 3, с кристалладержателем 4, жестко соединенными с вибратором 5, генераТор пил Оаб ра 311 О ГО нап ря 1(ОРия б,генератор низких частот 7, перамнажитель8, усилитель низких частот 9, Время изменения амглитуды колебаний задается таймерам 3040СОсоб выращивания Рла 1 ОкристаллаоССГНЕтОЭЛОКтРИКао ИЗ РаСТВОРа аСУЩЕСтВЛЯОт следуОщим образам,Б кр 1 фсталлзатор заливаОт кристаллизуему 1 О жидкость, добавляют о нее примесь, 45влия 1 ащу 1 о на создание унипалярности вкристалле, кристаллодержатель с затравкойпомещают о жидкость, оключаОт вибратор,прадоарлтОГьна задав частоту, максРмальную и минимальную амплитуду колебаний и 50время изменения амплитуды, которое определ 5 нат путем деления среднего характерного размера домена выращиовемагокристалла на скорость роста, соответствующую заданаму режиму выращивания, Затем проводят процесс выращиоаниякристалла,лении, В целом па абьему кристалла суммираоание однонаправленных внутренних полей отдельных слово дает большее внутреннее поле, чам внутреннее поле, са здаваемае известным способам, и унипаляриость такого кристалла будет выше (фиг,З), Влияние градиента примеси на формирооаР 1 ие доменной структуры будет наиболее значительным, если размеры этого градиента (па длине пластинки кристалла) будут приблизительно одинаковы с характерными размерами доменов кристалла, поэтому время изменения амплитуды от минимальной до максмальной должно лежать в пределах впемени раста даменай кристалла,Заявляемым способам можно также выращивать кристаллы с необходимыми параметрами чз кристаллизуемой жидкости с прилес,о, концентрация которой ниже, чем концеТрация примеси в известном способе, так как ее неоднородное распределение создает такую же униполярнасть о кристалле, как о случае однородного распределения, но с большей концентрацией примеси. Ниже приоедены кОРкратные примерыОсуществления заявляемого спОсаба. 10 15 20 25 П р и м е р 1. Проводилось выращивание кристаллов триглицинсульфата (ТГС) из раствора с примесьО 1: а-аланина в качестве добавки для стабилизации спонтанной направленной поляризации данного кристалла. Готовили насыщенный раствор ТГС с примесьо 1=а-алаР 1 ина, концентрация которого о растворе была 3 мас6, 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 О до 12 мм. Время изменения амплитуды колебаний ат минимальной до максимальной задавалось таймером и составляло по расчетам примерно 10 мин так как средние размеры доменов ТГС приблизительно 20- 40 мкм, а скорость 0,4 мм/ч). Выращена два кристалла, один - под воздействием колебаний с меняющейся амплитудой, другой - контрольный, в статическом режиме методам снижения температуры с 28 до 26,5 С в течение 48 ч. Всего па описанной методике было получено 8 пар кристаллов.Для определения коэффициентов унипалярнасти получеР(ных кристаллов из них вырезали пластины перпендикулярно направлению полярной аси размерами 10 х 10 х 0,8 мм и на их большие плоскости после шлифовки и полировки наносили методом напыления алюминиевые электроды. Затем такие кристаллические конденсаторы окл 1 ацали в гистерезисный мост (модифицированная схема Сойера-Тауэаа) и по петле гистерезиса определяли коэффициент унипалярнасти,Коэффициент униполярности рассчитывали по формулек:= Я+ - Я-)/(Я Я-) 1006где Ь и Я- - суммарные площади положительной и отрицательной компонент доменной структуры.В результате вычислений оказалось, чта коэффициент унипалярнасти для кристаллов ТГС с примесью 1: а-аланина, выросших под ооздействием колебаний с пилообразным изменением амплитуды ва 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, аплатность дислокаций уменьшалась. Пиракозффициент исследуемых кристаллов, вы1813816 Фиг, / росших под действием колебаний с изменяющейся амплитудой, был также выше, чем у контрольных кристаллов,П р и м е р 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,П р и м е р 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 18 С, конечная 17 фС, время выращивания 35 ч, Концентрация меди в маточном растворе 0,5 мас.6. Время изменению амплитуды колебаний от минимальной - О до максимальной - 10 мм составилопо расчету 5 мин, частота колебаний 20 Гц.Выращено 3 пары кристаллов, Коэффициент5 униполярности исследуемых кристаллов,выросших под действием низкочастотныхколебаний с изменяющейся амплитудой,был на 20-30 больше, чем у контрольныхкристаллов, выросших при тех же условиях10 и из того же раствора, что и исследуемыекристаллы. Весовой прирост исследуемыхкристаллов был более 2 г,Таким образом, предлагаемый способвыращивания монокристаллов сегнетоэлек 15 триков из раствора позволяет повысить ихпирокоэффициент и поляризацию.Формула изобретенияСпособ выращивания монокристалловсегнетоэлектриков из раствора при воздей 20 ствии на него низкочастотных колебаний,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения пирокоэффициента и поляризации эа счет увеличения коэффициента униполярности, амплитуду колебаний25 изменяют по пилообразному закону, а период колебаний не превышает средних разме-ров доменов,Составитель В,МихнТехред М.Моргентал орректор М.Самборска едакт роиэводственно-иэдательский комбинат Патент . г 101 од, ул.1 аг Заказ 1814 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственноо комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб 4/5