Влияние примесей Ей и Rh на пироэлектрические свойства кристаллов SBN61

Исследования проводились на кристаллах SBN61 легированных примесью Ей 2000 ppm и Rh 2000 ppm, выращенных в университете г. Оснабрюк. Поляризация образцов осуществлялась в поле 500 В/мм.

В процессе исследований проведено несколько циклов нагрев - охлаждение с разными скоростями нагрева. Измерение пирокоэффициента проводилось для сторон образца соответствующих как положительному (+ P_s). так и отрицательному (-P_s)концам вектора поляризации. Состояние поляризации в образцах после каждого цикла воспроизводилось, т.е. образцы каждый раз деполяризовались одинаково. В связи с этим перед каждым нагревом образцы поляризовались заново.

На рисунках 3.11 и 3.12 показаны температурные зависимости пирокоэффициента кристалла SBN61:Eu (2000ppm). Нагрев поверхности образца модулированным тепловым потоком осуществлялся для сторон соответствующих как положительному концу вектора поляризации + P_s(Рис. 3.11), так и отрицательному - Ps(Рис. 3.12).

Как видно из представленных графиков (Рис. 3.11 и 3.12), положение температуры максимума пирокоэффициента не зависело от того, какая сторона (+ или -) вектора поляризации освещалась модулированным тепловым потоком и с какой скоростью производился нагрев образца. В тоже время, при освещении стороны, соответствующей - Psвеличина пирокоэффициента имеет большее значение, чем при освещении противоположной стороны.

На рисунках 3.13 и 3.14 представлены температурные зависимости пирокоэффициента кристалла SBN61:Rh (2000ppm). Нагрев поверхности образца модулированным тепловым потоком осуществлялся для сторон соответствующих как стороне + Ps(Рис. 3.13), так и - Ps(Рис. 3.14).

Рис. 3.11. Температурная зависимость пирокоэффициента SBN61:Eu2000 для стороны + P_s.Кривая 1 нагрев со скоростью 0,3 град/мин; 2 - 1,2 град/мин; 3 - 1,3 град/мин.

Рис. 3.12 Температурная зависимость пирокоэффициента SBN61:Eu2000 для стороны - P_s.Кривая 1 нагрев со скоростью 0,3 град/мин; 2 - 1,0 град/мин; 3 - 1,3 град/мин.

Рис. 3.13 Температурная зависимость пирокоэффициента SBN61:Rh2000 для стороны + P_s.Кривая 1 нагрев со скоростью 0,2 град/мин; 2-1,1 град/'мин; 3 - 1,7 град/мин.

Рис. 3.14 Температурная зависимость пирокоэффициента SBN61:Rh2000 для стороны - P_s. Кривая 1 нагрев со скоростью 0,2 град/мин; 2-1,1 град/мин; 3 - 1,6 град/мин.

У кристаллов SBN61:Rh (2000ppm), в отличие от SBN61:Eu (2000ppm), наблюдается незначительное (в пределах 5 градусов) смещение температуры максимума пирокоэффициента в область более низких температур с увеличением скорости нагрева. Значение пирокоэффициента со стороны, соответствующей - Ps, у этого кристалла также больше, чем на стороне, соответствующей + P_s(рис. 3.13 и 3.14). При прохождении пирокоэффициентом максимального значения эта разница у SBN61:Rh (2000ppm) выражена более сильно, по сравнению с кристаллом SBN61:Eu (2000ppm).

У обоих образцов, как SBN61:Eu (2000ppm), так и SBN61:Rh (2000ppm), максимум пироэлектрического коэффициента, измеренный динамическим методом на частоте 10 Ец, наблюдается при температурах ~ 10 градусов ниже температуры максимума диэлектрической проницаемости данных образцов. Согласно [144] такое поведение пиротока обусловлено полидоменизацией образца.

О том, что в процессе нагрева имеет место полидоменизация образца, свидетельствует небольшой «скос» пиросигнала, наблюдаемый при температурах выше 50°С.

Такое (Рис. 3.15) поведение пироотклика можно объяснить тем, что деполяризация образца, имеющая место в процессе нагрева при подходе к точке Кюри, начинается с поверхностного слоя. Об этом также свидетельствует тот факт, что постоянная составляющая пиротока (фиксируемая со всего объема образца) продолжает увеличиваться, когда переменная составляющая (т.е. динамический пироотклик на частоте 10 Ец) уже уменьшается.

О том, что в процессе нагрева происходит деполяризация кристалла, свидетельствуют и эксперименты по наблюдению теплового эффекта Баркгаузена в данных образцах [145], согласно которым скачки обратного хода поляризации встречаются в ходе нагрева уже с температур ~ 45 °С.

Рис. 3.15. Формы пироотклика кристалла SBN61:Eu2000, наблюдаемые на частоте 10Гц. Кривая 1 - температура 23°С, 2 - 68°С.

В процессе охлаждения из параэлектрической фазы максимум на температурной зависимости пирокоэффициена кристаллов SBN61:Eu (2000 ppm) и SBN61 :Rh (2000 ppm) отсутствовал, при этом наблюдался слабый пироэлектрический сигнал в 10 раз меньше первоначального. Таким образом, можно сделать вывод о том, что в процессе охлаждения из параэлектрической фазы имеет место практически полная деполяризация образца.