Прямой магнитоэлектрический эффект в двухслойных композитах

TDF – PZT В ДИАПАЗОНЕ ТЕМПЕРАТУР 77 – 500 К

Е.С. Григорьев, аспирант, З.Х. Граби, аспирант А.В. Калгин

Кафедра физики твёрдого тела

Изучено влияние толщины ферромагнитного слоя на прямой магнитоэлектрический (МЭ) эффект в двухслойных композитах Tb_0,12Dy_0,2Fe_0,68 – PbZr_0,53Ti_0,47O₃ (TDF – PZT) при напряжённостях подмагничивающего поля 720 Э и измерительного магнитного поля 5 Э на частотах продольного электромеханического резонанса 51,5 – 89,3 кГц. Для МЭ измерений использовались композиты, содержащие плоскопараллельные пластины ферромагнетика TDF толщиной 0,3 мм; 0,6 мм; 1,2 мм; 1,5 мм и пьезокерамики PZT толщиной 0,3 мм. Размеры пластин: TDF – 6 х 6 мм, PZT – 8 х 6 мм.

Зависимость поперечного МЭ коэффициента по напряжению α₃₁ для композита TDF – PZT с толщиной ферромагнитного слоя 0,6 мм и толщиной пьезоэлемента 0,3 мм (далее 0,6 TDF – 0,3 PZT) в интервале температур от азотной до 500 К представлена на рисунке. Ход кривой ₃₁(Т) качественно совпадает с видом температурной зависимости коэффициента магнитострикции TDF [1], а значит, можно предположить, что обнаруженный пик ₃₁(Т) при 253,15 К связан с особенностями композиционного материала. При циклическом нагреве-охлаждении композитного образца 0,6 TDF – 0,3 PZT в диапазоне температур от 77 К до комнатной температуры пик на зависимости ₃₁(Т) не исчезал (на рисунке не показано). Это обстоятельство подтверждает предположение о том, что природа пика связана с особенностями композита, и исключает связь природы пика с образованием во время низкотемпературных измерений конденсата на поверхности образца.

Температурные зависимости α₃₁ для двухслойных композитов TDF – PZT с разными толщинами ферромагнитного слоя TDF.

Поскольку аномальное поведение ₃₁ для композита 0,6 TDF – 0,3 PZT наблюдалось при температурах ниже комнатной, а также учитывая тот факт, что при нагреве происходит деполяризация пьезоэлектрической пластины, измерения МЭ отклика для составов 0,3 TDF – 0,3 PZT; 1,2 TDF – 0,3 PZT; 1,5 TDF – 0,3 PZT проводились в интервале температур от 77 К до комнатной температуры (рисунок). Как следует из рисунка, пик ₃₁(Т) при 253,15 К наблюдается для всех изученных составов, а величина ₃₁ в пике изменяется в интервале 57,8 – 140,6 мВ/(см·Э) при увеличении толщины пластины TDF от 0,3 мм до 1,5 мм. Полученные результаты обсуждаются с учётом современных представлений о МЭ взаимодействии.

Работа выполнена при поддержке РФФИ по гранту № 10-02-00336.

Литература

1. Г.А. Политова, И.С. Терешина, С.А. Никитин, Т.Г. Соченкова, В.Н. Вербецкий, А.А. Саламова, М.В. Макарова // Физика твёрдого тела. – 2005. – Т. 47. – Вып. 10. – С. 1834 – 1838.

УДК 537.226.4

Исследование размытого фазового перехода в Na0,5 Bi0,5TiO3

Д. В. Полухин, студент гр. ПФ – 101

Кафедра физики твёрдого тела

Целью данной работы было проведение исследований, которые привели бы к выяснению противоречий, касающихся свойств натрий висмутового титаната Na_0,5 Bi_0,5TiO₃ (НВТ) в области температур 200 ‑ 320⁰С. Экспериментальные результаты и доводы одних исследователей позволили предположить наличие фазовых переходов из сегнетоэлектрической фазы в антисегнетоэлектрическую в окрестности 200 ⁰С и при 320 ⁰С – в параэлектрическую некубическую фазу [1]. Исследования других ученых [2] свидетельствуют о сосуществовании в области температур 200 – 320 ⁰С ромбоэдрической и тетрагональной фазы и отрицают антисегнетоэлектрическое состояние материала в этом интервале температур. Проведенные в [2] акустические измерения методом изгибных колебаний не обнаружили следов сегнетоэлектрического перехода при 200 ⁰С. В настоящей работе проведены температурные исследования упругих и неупругих свойств монокристалла НВТ методом крутильного маятника, обладающим высокой чувствительностью к изменениям кристаллической структуры. При кручении образца в нем возникают две сдвиговые компоненты тензора деформации Х₁₂ и Х₁₃, что позволило увидеть структурные изменения вблизи 200 ⁰С. Результаты данных измерений представлены на рисунке.

Температурные зависимости внутреннего трения Q^-1

и модуля сдвига G для образца Х-ориентации монокристалла НВТ

Для разрешения возникших противоречий необходимо провести дополнительные исследования.

Литература

1. Исупов В.А., Крузина Т.В. // Известия РАН, 1983. Т.47, №3, стр.616-619.

2. Суханич Я., Птак В.С. // Известия РАН, 1991. Т.55, №3, стр. 555-558.

УДК 537.621.2