Структурная обусловленность свойств. Часть IV. Кристаллохимия материалов нелинейной оптики. Кристаллохимия пьезоэлектриков. Кузьмичева Г.М. - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МИРЭА | Москва

Составители: 

Рубрика: 

39
формировании рацимической смеси с соотношением С:I =
50%:50%. Вероятно, избыток йода в шихте способствует
уменьшению вакансий в позиции I(2), появлению вакансий в
позиции ртути, что сопровождается образованием
«рацимической смеси» двух структур и ухудшением качества
кристалла.
Изменение объема элементарной ячейки образцов 1М, 2М,
3М и 4М согласуется с изменением состава: с увеличением
вакансий в позиции йода и появлением вакансий в позиции Hg
уменьшается объем элементарной ячейки (табл. 3). Увеличение
параметра a и уменьшение параметра с тетрагональной ячейки
образца 3М в закономерном ряду образцов 1М, 2М, 3М, 4М (табл.
3), действительно, связано с тем, что истинная симметрии данного
кристалла моноклинная.
Сопоставляя параметры элементарной ячейки изученных
образцов с их уточненными составами, можно наблюдать связь
между параметром a и заселенностью позиции I(2): чем менее
дефектна позиция I(2), тем больше параметр элементарной ячейки
a. Таким образом, большие значения параметра элементарной
ячейки образцов 1М, 3М и 4М связаны с малым содержанием
вакансий в позиции I(2) в данных образцах по сравнению с 2М.
Таким образом, рентгеноструктурное исследование разных
кристаллов Tl
4
HgI
6
позволило определить истинную симметрию
кристаллов и их дефектность.
II. Кристаллохимия пьезоэлектриков
Пьезоэлектрические кристаллы - эффективные
электромеханические преобразователи; они могут играть роль
генератора, преобразующего механическую энергию в
электрическую вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта,
или двигателя, преобразующего электрическую энергию в
механическую вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта.
40
Рассмотрим некоторые основные пьезоэлектрические
кристаллы.
Кварц SiO
2
. Наиболее изученным и наиболее широко
употребляемым из кристаллов линейных пьезоэлектриков является
кварц SiO
2
. Низкотемпературная модификация кварца (ниже
573 С)- -кварц принадлежит к гексагональной системе (точечная
группа 32, пр. гр. P3
1
21 или P3
2
21). Мотив структуры образуют
тетраэдры SiO
4
, сцепленные вершинами, которые образуют
винтовой мотив по оси с с пустотами в центре утроенной
гексагональной элементарной ячейки. Вблизи 573 С кварц
испытывает фазовое превращение.
Сегнетова соль. Один из самых распространенных
пьезоэлектрических кристаллов принадлежит к точечной группе
222. Ни одна из осей 2 в сегнетовой соли не полярна, но если
приложить к кристаллу одно из сдвиговых напряжений, то две из
осей симметрии 2 становится единственной и полярной, вдоль нее и
возникает электрическая поляризация Р.
Кристаллы KH
2
PO
4
(KDP), (NH
4
H
2
PO
4
) (ADP). При комнатной
температуре кристаллы принадлежат к точечной группе –42m. При
понижении температуры, а особенно вблизи фазового перехода,
пьезомодуль у KDP возрастает в тысячи раз. Ниже температуры
123К кристалл KDP переходит в орторомбическую фазу с
симметрией mmm.
Полупроводниковые кристаллы A
III
B
V
и A
II
B
VI
типа ZnS. Эти
кристаллы (точечная группа –43m, пр. гр. F-43m) представляют
особый интерес из-за удачного сочетания пьезоэлектрических и
полупроводниковых свойств. Под действием сдвигового
напряжения расстояния между ионами Zn c координатами 000 и ½
½ 0 увеличиаются, а между ионами с координатами ½ 0 ½ и 0 ½ ½
уменьшаются. Соответственно подрешетка S сдвигается по
отношению к подрешетке Zn, и возникает электрическая
поляризация.
Кроме того, в различных устройствах применяются кристаллы
(K
2
C
4
H
4
O
6
1/2H
2
O, (C
2
H
14
N
2
O
6
), (Li
2
SO
4
H
2
O), турмалина. 
                           39                                                                      40
формировании рацимической смеси с соотношением С:I =                  Рассмотрим      некоторые    основные     пьезоэлектрические
50%:50%. Вероятно, избыток йода в шихте способствует               кристаллы.
уменьшению вакансий в позиции I(2), появлению вакансий в              Кварц SiO2. Наиболее изученным и наиболее широко
позиции    ртути,   что   сопровождается     образованием          употребляемым из кристаллов линейных пьезоэлектриков является
                                                                   кварц SiO2. Низкотемпературная модификация кварца (ниже
«рацимической смеси» двух структур и ухудшением качества
                                                                   573 С)- -кварц принадлежит к гексагональной системе (точечная
кристалла.                                                         группа 32, пр. гр. P3121 или P3221). Мотив структуры образуют
   Изменение объема элементарной ячейки образцов 1М, 2М,           тетраэдры SiO4, сцепленные вершинами, которые образуют
3М и 4М согласуется с изменением состава: с увеличением            винтовой мотив по оси с с пустотами в центре утроенной
вакансий в позиции йода и появлением вакансий в позиции Hg         гексагональной элементарной ячейки. Вблизи 573 С кварц
уменьшается объем элементарной ячейки (табл. 3). Увеличение        испытывает фазовое превращение.
параметра a и уменьшение параметра с тетрагональной ячейки            Сегнетова соль. Один из самых распространенных
образца 3М в закономерном ряду образцов 1М, 2М, 3М, 4М (табл.      пьезоэлектрических кристаллов принадлежит к точечной группе
3), действительно, связано с тем, что истинная симметрии данного   222. Ни одна из осей 2 в сегнетовой соли не полярна, но если
кристалла моноклинная.                                             приложить к кристаллу одно из сдвиговых напряжений, то две из
    Сопоставляя параметры элементарной ячейки изученных            осей симметрии 2 становится единственной и полярной, вдоль нее и
образцов с их уточненными составами, можно наблюдать связь         возникает электрическая поляризация Р.
между параметром a и заселенностью позиции I(2): чем менее            Кристаллы KH2PO4 (KDP), (NH4H2PO4) (ADP). При комнатной
дефектна позиция I(2), тем больше параметр элементарной ячейки     температуре кристаллы принадлежат к точечной группе –42m. При
a. Таким образом, большие значения параметра элементарной          понижении температуры, а особенно вблизи фазового перехода,
ячейки образцов 1М, 3М и 4М связаны с малым содержанием            пьезомодуль у KDP возрастает в тысячи раз. Ниже температуры
вакансий в позиции I(2) в данных образцах по сравнению с 2М.       123К кристалл KDP переходит в орторомбическую фазу с
    Таким образом, рентгеноструктурное исследование разных         симметрией mmm.
кристаллов Tl4HgI6 позволило определить истинную симметрию            Полупроводниковые кристаллы AIIIBV и AIIBVI типа ZnS. Эти
кристаллов и их дефектность.                                       кристаллы (точечная группа –43m, пр. гр. F-43m) представляют
                                                                   особый интерес из-за удачного сочетания пьезоэлектрических и
        II. Кристаллохимия пьезоэлектриков                         полупроводниковых      свойств. Под     действием сдвигового
                                                                   напряжения расстояния между ионами Zn c координатами 000 и ½
   Пьезоэлектрические      кристаллы       -      эффективные      ½ 0 увеличиаются, а между ионами с координатами ½ 0 ½ и 0 ½ ½
электромеханические преобразователи; они могут играть роль         уменьшаются. Соответственно подрешетка S сдвигается по
генератора,   преобразующего     механическую     энергию    в     отношению к подрешетке Zn, и возникает электрическая
электрическую вследствие прямого пьезоэлектрического эффекта,      поляризация.
или двигателя, преобразующего электрическую энергию в                 Кроме того, в различных устройствах применяются кристаллы
механическую вследствие обратного пьезоэлектрического эффекта.     (K2C4H4O6 1/2H2O, (C2H14N2O6), (Li2SO4 H2O), турмалина.

Страницы