Способ определения точки кюри в сегнетополупроводниках типа а в с

нанфет 4 Чте.начесОП ИСАИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик оц 714261(23)Приоритет 1 веударетееиаИ кеннтет СССР ав делам нзобретеннй н втерытнИ(088,8) Дата опубликования описания 08,02.80 А, Г, Сукиязов, Н. Д, Земляков и Н. Н, С трокова(71) Заявитель Ростовский-на Дону институт сельскохозяйственного машиностроения(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЧКИ КЮРИ В СЕГНЕТОПОЛУПРОВОДНИКАХ ТИПА А 5 В 6 С 7Изобретение относится к измерительной технике, а именно, к способом определения точки Кюри в сегнетополуроводниках, преимущес твенно, в сегнетопо,лупровод яках типа АБ В 6 С 7, напримерсульфойодида сурьмы (Я) 53 ),5Температура фазового перехода (точки Кюри) является важной константой,характеризующей применимость данных веществ в определенных условиях, Так новые сегнетоэлектрические материалы типа А В С 7 (например, 5 Ъ 63 ) обладают аномальными пьезоэлектрическимисвойствами и находят применение в качес тве гидроакустических датчиков,Однако, свои ценные практическиесвойс тва указанные материалы сохраняютлишь ниже температуры фазового перехода, т.е. ниже точки Кюри.Точка Кюри характеризует качествоматериала с точки зрения его практического использования, поэтому определение точки Кюри является весьма важнойзадачей,Известные способы определения точки Кюри заключаются в измерении температурной зависимости диэлектрической проницаемости или пьезомодуля и фиксации точки Кюри по положению максимума этих величин. Эти методы характеризуются большой длительностью процесса измерения: порядка 4-8 часов для одного образца. Они удобны для лабораторных условий и не применимы на технологическом потоке, где необходимо измерять точку Кюри большого числа образцов,Известен способ определения точки Кюри, заключающийся в медленном нагреве образца и измерения его диэлектрической проницаемости при каждой застабилизированной температуре. По положению максимума диэлектрической проницаемости судят о точке Кюри 11Этот способ, как и все известные, характеризуется большой длительностью определения гочки Кюри, а также необходимостью перегрева материала через точку Кюри. Кроме того, в случае размытого3 7фазового переходя снижается точность определения Гочки Кюри.Более высокую точность регистрациифазового перехода дает способ определения гочки Кюри в сегнетополуйроводниках,Способ заключается в том, что образецсегнетополупроводниках, например, типа5 6 7А В С , с нанесенными металлическимй контактами, медленно нагревают и освещают контакт металл-сегнетополупроводник импульсами света из области собственной фотопроводимости и фиксируютмаксимум фотоотклика, по которому и определяют точку Кюри,Однако, этот способ пригоден для лов ликристаллических модификаций сегнетополупроводников, в связи с очень малойфотопроводимостью в них, в то время кактолько поликристаллические модификациинаиболее перспективны для практическогоприменения,Кроме того, длительность. процесса определения точки Кюри остается прежней,а для реализации способа требуется сложнаа аппвратура.Целью предлагаемого изобретения является сокращение времени определениягочки Кюри сетнетополупроводников типа А В С, повышая тем самым про 6 7иэводительность процесса измерения точки Кюри, при одновременном упрощенииреализации.Поставленная цель достигается тем,что в способе определения точки Кюри всегнетополупроводниках типа А 5 В 6 Сс нанесенными металлическими контактами, образец подвергают воздействиютарироваиногомеханического напряженияпри комнатной температуре вдоль сегнетоэлектрической оси, измеряют его емкостьвдоль атой осй для двух различйых значений напряжения"и по иэмененйю величины емкости определяют точку Кюри.Нв чертеже изображена блок-схемаустройства для-реализации данного способа,Устройство содержит приспособление1 для создания одноосного сжимающегонапряжения, в кото 1 ом помещается образец 2 с нанесенными металлическимиконтактами, подключенными к измерителю емкости. Одноосное сжатие прикладывают вдоль сегйетоэлектрической осиобразца 21 .Для реализации способа исйользуетсяодноосное механическое сжатие, создаваемое с помощью прибора на бозе твердомеря ТК 2 М, Давление от индентора кОбразцу передается через плоско-парвл 14261лельную пластинку из высокопрочной керамики, Емкость образца измеряется спомощью прибора Г 12 для двух значенийсжимающего механического напряжения,= 106 Н и Р =4106 Нм мя2которые выбирали из следующих соображений,.) Р; Р10 где Р, - давление, разрушающее образец;б) в.Р = Р, - Р 1, должно быть таким,чтобы изменение емкости ьС при изменении давления было достаточным, чтобыего можно было зафиксировать.15 В качестве образцов взяты текстурированные сростки ббпр 3,Предлагаемый способ осуществляетсяследующим образом,Образец 2 помещают в приспособление20 1 для одноосного сжатия, вдоль сегнетоэлектрической оси прикладывают механиФческое напряжение Р и измеряют емкость.образца С с помощьк измерителя Э емкости. Затем к образцу прикладывают ме 25 ханическое напряжение Р вдоль того же2направления и измеряют емкость С 2,после чего определяют температуру фазо- .вого перехода (точку Кюри) по формуле:30 С к С-С ( 2 11 (1)2где- температура фазового перехода (точка Кюри);Т, - . комнатная температура;" - коэффициент сдвига гочки Кюри35 использованны м механическимнапряжением,Так как сегнетополупроводники типаА В С, например имеют только 180 Б ь 7градусную доменную структуру, то внеш 0 не механические напряжения не когут привести к перестройке доменной структуры,поэтому изменение емкости образца приизменении механнческого напряжения происходит только за счет сдвига гочки Кюри45 механическими напряжениями, Извес тно,что температура фазового перехода ( точка Кюри) линейно изменяется с изменением внешних механических напряжений:С с 3(2)где Тс, - точка Кюри при механическомнапряжении Р.Твк как в сегнетоэлектрической фазезависимость емкости от температуры Описывается формулой: .где А - некоторая константя;Т 1- текущая гемлерятуря..,5 с, =32,43сред осред=О 2 м ( известны м)оС + 2 С, вследого перехода, Ви Р оаибки из 2извес тном спосообразом, темпе Определенная п определенная гермичесметодом, равна Тс=3сгвие размытости фа55любом из вариантовмерения не хуже, чембе,агура фазового длагаемым .спо 2 рехода, бом, ра о на.= 32,+0,25 С ка е образца,юри 5 71Установлено, что константа А не за висит от величины выбранного давления Р, то емкости для давлений Р и Р бу дуг равны, соответственно;:1 Тс+7 Р 1 -Тк2 1 с+ У -Т (4)Исключая из этих уравнений коэффициент А, получим формулу (1), для определения точки Кюри.Если первое измерение емкости образца производить при нулевом механическом напряжении Р = О, го рабочая формула (1) переходит в формулу:Т .т- ХР 2, (5)2Так как в качестве механического напряжения используется одноосное механическое сжатие, то при расчетах по формулам (1) и (5) использовано значение величины коэффициента сдвига гочки Кюри, равное 2кг 4261 о Предлагаемый способ можно осуществить двумя путями, Первое измерение емкости производить 5без механического напряжения, а второе измерение емкости при механическом напряжении вдоль сегнетооси Р, после чего искомую температуру Т находить по формуле (5).1 В Или же первое измерение емкости образца прбизводить при воздействии на образец вдоль сегнетоэлектрической,оси механического напряжения Р 1, а второе измерение емкости при Р, после чего искомую температуру Тс находить по формуле (1). В таблице приведены значения Ч; расчиганные для различных механических напряже й Р 1 и Р 2Комнатная темпеоратура при эксперименте равняется 21 С,.0 формула изобретения Способ определения точки Кюри в сегнетополупроводниках типа А Вф С снанесенными металлическими контактами,15о т п и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения времени определения точки Кюри, образец подвергают воздействиюгарированного механического напряженияг 0при комнатной температуре вдоль сегнетоэлектрической оси, измеряют его емкость вдоль этой оси для двух различныхзначений напряжения и по изменению величины емкости определяют точку Кюри.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Материалы пьезокерамические, методы испытаний ГОСТ 12370-72, с. 2528.2. Авторское свидетельство СССР366396, кп, б 01 Щ 25/12, 1973. 7 , 7 14Преимущества предлагаемого способа.1. Использование предлагаемого способа не ставится в зависимость от размеров. образца, это следует из рабочей формулы (1) и (5), учитывая, чтоС=Я5о дгде Е - диэпек грическая пос тояннаяовакуумаЯ - диэлектрическая проницаемостьобразца;- площадь образца;д - толщина.2, Результаты измерений Т в предлагаемом способе не ставятся в зависимость от времени воздействия механических напряжений, так в предлагаемом способе время воздействия механических напряжений на один образец определяется временем измерения его емкости (это где-то порядка 2-х минут). За это времяв образце не происходит каких-либо необратимых процессов, влияющих на ре зультат измерения.3, Отпадает необходимость использования сложной и дорогостоящей термостатирующей аппаратуры, так как все измерения осуществляются при комнатной температуре.Помимо этого в предлагаемом способе определения точки Кюри отсутствует перегрев образца через температуру фазово. го перехода (как эго имеег место в известных способах), что позволяет не нарушать созданное заполяриэованное состояние образцов, предназначенных для пьезоэлектрических датчиков и производить определение гочки Кюри уже готовых пьезоэлементов,Составитель В, КурчинкинаРедактор В, Павлов Техред М. Келемеш Корректор Я, ВеселовскаяЗаказ 9275/39 Тираж 1019 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж 35, Раушская набд, 4/5 Филиал ППП "Патентф, г, Ужгород, ул, Проектная, 4