Труды КНЦ (Технические науки вып.1/2022(13))

Бурно развивающийся рынок высоких технологий ставит задачи по поиску новых и модернизации уже используемых функциональных материалов в электронной технике. Одними из важнейших функциональных материалов являются сегнетоэлектрики (СЭ), формирующие множество новейших направлений твердотельной электроники, электротехники, акустоэлектроники и автоматики. Среди известных сегнетоэлектриков важным в практическом отношении является класс соединений со структурой перовскита, среди которых выделяется ниобат натрия, поскольку он оказался электроактивным материалом в широкой температурной области [ 1 ], следовательно, он перспективен для практического использования. Исследование твердых растворов (ТР) LixNal-xТа^,Nbl-yOз проводились многими авторами как с точки зрения выяснения особенности их кристаллической структуры, так и с точки зрения изучения их диэлектрических, электромеханических и других свойств [1-3]. Кристаллическая решетка соединений на основе ниобата натрия характеризуется упорядоченными искажениями, коллективными смещениями анионов и катионов определенного типа. Тип упорядоченных искажений меняется в зависимости от температуры, приводя к фазовым переходам. Известно, что ниобат натрия в зависимости от температуры испытывает шесть фазовых переходов, то есть может находиться в семи основных фазовых состояниях [4-5]. Картина фазовых состояний в системе ТР Li 0 , 3 Na 0 , 97 TayNb 1 -yO 3 еще более усложняется наличием морфотропных областей (МО) [1, 5]. Согласно диэлектрическим исследованиям, проведенным в [1, 4], выявлены области антисегнето-сегнетоэлектрического перехода. Отмечается, что в области концентраций 0 < х < 0,0375 кристаллическая решетка имеет ромбическую симметрию аналогично NaNbO 3 . В области 0,026 < х < 0,118 кристаллическая решетка также ромбическая, но иная (2-фаза). Таким образом, в интервале 0,026 < х < 0,0375 располагается морфотропная область сосуществования фаз. Описанные фазовые состояния носят условный характер, так как известно, что фазовый состав и физические свойства ТР LixNa 1 -xTayNb 1 -yO 3 зависят от предыстории и термической обработки образцов [1, 3, 4]. Составы LixNa 1 -xTayNb 1 -yO 3 , относящиеся к МО, исследовались крайне мало либо вообще не исследовались. Учитывая, что в МО сегнетоэлектрические ТР LixNa 1 - xTayNb 1 -yO 3 со структурой перовскита проявляют аномально высокие значения параметров, важных в практическом отношении, это делает актуальным исследования их физических свойств. Синтез керамических СЭ ТР Li0,03Na0,97TayNb1-yO3 (у = 0,1-0,7) со структурой перовскита осуществлялся по классической керамической технологии в две стадии: на первом этапе осуществлялся синтез, а на втором проводилось спекание керамики. Когда производится синтез сложных смесей, часто происходит промежуточное образование множества кристаллических фаз. В подобных случаях размол, измельчение и тщательное перемешивание реакционной смеси помогают образованию конечного гомогенного продукта. При синтезе СЭ ТР использовались только оксиды Nb 2 O 5 , Ta 2 O 5 и карбонаты Li 2 CO 3 и Na 2 CO 3 марок ОсЧ. На начальном этапе исходные реактивы прокаливали для удаления адсорбированной воды и лишь затем осуществляли взвешивание, измельчение с дальнейшим смешиванием. Для помола и смешения использовались шаровые мельницы КМ-1. Способ перемешивания — сухой. Время, затраченное на эти процессы, составило 120 мин. Синтез проводился в муфельных печах. Электрофизические свойства изучались методом импеданс-спектроскопии с помощью импедансметра Solartron-1260. Электроды на плоской поверхности образца создавались путем магнетронного напыления тонкого слоя платины. Импедансметр Solartron-1260 представляет собой анализатор частотного отклика и предназначен для измерения амплитудно-фазовых характеристик групповой задержки и импеданса в широком диапазоне частот (от 10 мкГц до 32 МГц). По измеренным Z и ф строились Z''Z'-диаграммы и рассчитывались комплексные значения диэлектрической проницаемости 8 *(ю), которая, как известно, связана с Z*(ra) известным соотношением: 1 I е*(ш) = е'(ш) -;е " (ш ) = -------Z* 1 , S где ю = 2 n f — круговая частота; 80 — диэлектрическая проницаемость вакуума; S — площадь электрода; l — толщина конденсатора. Фазовые переходы, обусловленные возникновением спонтанной поляризации ( PS ), обнаруживаются по зависимостям г'(Т) и tg5(T), исследование которых позволяет идентифицировать фазовые переходы, поскольку при приближении к температуре фазового перехода на данных зависимостях наблюдаются максимумы [1, 3]. Так, установленные зависимости реальной части диэлектрической проницаемости 8 '(Т) и тангенса угла диэлектрических потерь tg5(T) от температуры для исследуемых керамических образцов Li0,03Na0,97TayNb1-yO3 (у = 0,1-0,7) приведены на рис. 1. Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2022. Т. 13, № 1. С. 132-138. Transactions of the to la Science Centre of r A s . Series: Engineering Sciences. 2022. Vol. 13, No. 1. P. 132-138. © Корчагина К. А., Ефремов В. В., Щербина О. Б., Палатников М. Н., Алпатов Г. Е., Титов Р. А., 2022 133