Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Исследование изменений структуры кристаллов BaTiO3 при воздействии рентгеновского излучения

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-11-36-41

Полный текст:

Аннотация

При анализе атомной структуры моно- и поликристаллических веществ рентгенодифракционными методами используют дифрактометры, источник излучения которых — отпаянные рентгеновские трубки (максимальная потребляемая мощность — 1 – 3 кВт). Спектр излучения трубки определяется материалом анода (обычно это спектрально чистые металлы Cr, Ni, Fe, Cu, Mo, Ag). При этом длины волн характеристического излучения — 0,56 – 2,29 Е. В работе представлены результаты исследования влияния мощности рентгеновского излучения на структуру кристаллов титаната бария. Сравнение дифракционных спектров пластинчатого полидоменного сегнетоэлектрического монокристалла и нанопорошка BaTiO3 (CuKα-излучение) показало, что при увеличении мощности рентгеновского пучка со 100 (5 мА, 20 кВ) до 800 Вт (20 мА, 40 кВ) структура спектров существенно меняется. Так, в случае монокристалла BaTiO3 фиксировали перестройку доменной структуры, а следовательно, и изменение диэлектрических характеристик материала. Перестройка сопровождалась образованием между доменами непрерывных переходных зон, содержащих кубическую фазу. Для нанопорошка BaTiO3 наблюдали изменение структуры в направлении оси спонтанной поляризации c и неизменность структуры — в плоскости a – c. Полученные результаты могут быть использованы при контроле физических свойств сегнетоэлектриков и сегнетоэластиков, в частности, мемристорных характеристик эпитаксиальных пленок на основе YBa2Cu3O7-δ за счет изменения их двойниковой структуры при рентгеновском облучении.

Об авторе

И. М. Шмытько
Институт физики твердого тела, РАН
Россия

Иван Михайлович Шмытько

142432, Московская обл., Черноголовка, ул. Академика Осипьяна, д. 2



Список литературы

1. Bucsek A., Nunn W., Jalan B., James R. Direct conversion of heat to electricity using first-order phase transformations in ferroelectrics / Phys. Rev. Appl. 2019. Vol. 12. 034043. DOI: 10.1103/PhysRevApplied.12.034043.

2. Wegner M., Gu H., James R., Quandt E. Correlation between phase compatibility and efficient energy conversion in Zr-doped Barium Titanate / Sci. Rep. 2020. Vol. 10. 3496. DOI: 10.1038/s41598-020-60335-5.

3. Zhang M., Wang K., Zhou J., et al. Thermally Stable Piezoelectric Properties of (K, Na)NbO3-based Lead-Free Perovskite with Rhombohedral-Tetragonal Coexisting Phase / Acta Mater. 2017. Vol. 122. P. 344 – 351.

4. Farha Jabeen, Raza Shahid, Shahid Khan, Raghvendra Pandey. Unraveling optimized parameters for phase pure rhombohedral perovskite bismuth ferrite without leaching / Appl. Phys. A. 2020. Vol. 126. P. 366. DOI: 10.1007/s00339-020-03556-9.

5. Salman Ali Khan, Fazli Akram, Rizwan Ahmed Malik, et al. Effects of cooling rate on the electrical properties of Pb-free BF-BT ceramics / Ferroelectrics. 2019. Vol. 553. N 1. P. 76 – 82. DOI: 10.1080/00150193.2019.1683498.

6. Dawei Wang, Ge Wang, Shunsuke Murakami, et al. BiFeO3-BaTiO3: a new generation of lead-free electroceramics / J. Adv. Dielectr. 2018. Vol. 8. N 6. 1830004. DOI: 10.1142/S2010135X18300049.

7. Murakami S., Ntaf A., Wang D., et al. Optimising dopants and properties in BiMeO3 (Me = Al, Ga, Sc, Y, Mg2/3Nb1/3, Zn2/3Nb1/3, Zn1/2Ti1/2) lead-free BaTiO3-BiFeO3 based ceramics for actuator applications / J. Eur. Ceram. Soc. 2018. Vol. 38. P. 4220 – 4231. DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2018.05.019.

8. Malik R., Hussain A., Song T., et al. Enhanced electromechanical properties of (1 – x)BiFeO3-BaTiO3–xLiNbO3 ceramics by quenching process / Ceram. Int. 2017. Vol. 43. DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.05.298.

9. Ilkan Calisir I., Amirov A., Kleppe A., et al. Optimisation of functional properties in lead-free BiFeO3-BaTiO3 ceramics through La substitution strategy / J. Mater. Chem. A. 2018. Vol. 6(13). DOI: 10.1039/C7TA09497C.

10. Yanfeng Qin, Jie Yang, Pan Xiong, et al. The effects of quenching on electrical properties, and leakage behaviors of 0.67BiFeO3–0.33BaTiO3 solid solutions / J. Mater. Sci. Mater. Electron. 2018. Vol. 29. N 9. P. 7311 – 7317. DOI: 10.1007/s10854-018-8720-1.

11. Salman Ali Khan, Fazli Akram, Rizwan Ahmed Malik, et al. Piezoelectric and ferroelectric properties of lead free Ga-modified 0.65BiFeO3–0.35BaTiO3 ceramics by water quenching process / Ferroelectrics. 2019. Vol. 541. P. 54 – 60. DOI: 10.1080/00150193.2019.1574642.

12. Lei Cao, Changrong Zhou, Jiwen Xu, et al. Effect of poling on polarization alignment, dielectric behavior, and piezoelectricity development in polycrystalline BiFeO3-BaTiO3 ceramics / Phys. Status Solid. (A) Appl. Mater. 2016. Vol. 213(1). DOI: 10.1002/pssa.201532373.

13. Salman Ali Khan, Fazli Akram, Jihee Bae, et al. Enhancing Piezoelectric Coefficient with Relative High Curie Temperature in BiAlO3-modified BiFeO3-BaTiO3 Lead-free Ceramics / Solid State Sci. 2019. Vol. 98. DOI: 10.1016/j.solidstatesciences.2019.106040.

14. Абросимова Г. Е., Шмытько И. М. Использование монокристаллических кювет со свойствами оптического затвора на рентгеновских дифрактометрах / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2018. Т. 84. № 6. С. 34 – 37. DOI: 10.26896/1028-6861-2018-84-6-34-37.

15. Афоникова Н. С., Боровиков В. В., Шмытько И. М. Структура межфазных и междоменных границ в KDP / ФТТ. 1987. Т. 29. С. 813 – 817.

16. Shmytko I. M., Shekhtman V. Sh. The Real Structure of High-Tc Superconductors. Vol. 23. — Berlin – Heidelberg: Springer-Verlag, 1993. P. 23 – 43.

17. Сидоркин А. С. Доменная структура в сегнетоэлектриках и родственных материалах. — М.: Физматлит, 2000. — 240 с.

18. Шмытько И. М., Фролов Д. Д., Аронин А. С., Ганеева Г. Р., Кедров В. В. Образование новых структурных состояний в прессованных нанопорошках BaTiO. / ФТТ. 2017. Т. 59. С. 1196 – 1205. DOI: 10.1134/S1063783417060269.


Для цитирования:


Шмытько И.М. Исследование изменений структуры кристаллов BaTiO3 при воздействии рентгеновского излучения. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020;86(11):36-41. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-11-36-41

For citation:


Shmyt’ko I.M. Study of changes in the crystal structure of BaTiO3 under the effect of X-ray radiation. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2020;86(11):36-41. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-11-36-41

Просмотров: 82


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)