Структурная обусловленность свойств. Часть IV. Кристаллохимия материалов нелинейной оптики. Кристаллохимия пьезоэлектриков. Кузьмичева Г.М. - 27 стр.

UptoLike

Составители: 

Рубрика: 

53
1,10 1,12 1,14 1,16 1,18 1,20 1,22 1,24 1,26 1,28
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
r
+VIII
, Å
Sr
Sr
Ca
Ca
La
La
Nd
Nd
d
11
x10
-8
d
14
x10
-8
d
11
x10
-8
d
14
x10
-8
d
11
x10
-8
d
14
x10
-8
Р
ис. 19. Зависимость коэффициентов пьезоэлектрических
модулей d
11
и d
14
от радиуса катиона в додекаэдрической
позиции (r
VIII
, Å) для фаз в системах Nd
3
Ga
5
SiO
14
-
La
3
Ga
5
SiO
14
и Ca
3
Ga
2
Ge
4
O
14
- Sr
3
Ga
2
Ge
4
O
14
Из рисунка явно следует увеличение величин пьезомодулей с
увеличением радиусов катионов с КЧ 8.
Диэлектрические свойства
Если поместить диэлектрик в электрическое поле плоского
конденсатора напряженностью E, то в диэлектрике возникнет
смещение электрических зарядов, характеризуемое вектором
электрического смещения D или вектором поляризации P. Таким
образом, векторное воздействие вызывает векторное явление: Е
i
~
54
D
j
и, следовательно, связывающее их свойство кристалла
должно быть тензором второго ранга
ij
, характеризующего
диэлектрическую проницаемость кристалла. Матрица
коэффициентов диэлектрическоой проницаемости лангасита имеет
вид
11
0
0
0
11
0
0
0
33
Наличие в структуре лангасита (рис. 16) каналов, параллельных
осям 3 и заселенных в позициях томсоновского куба (додекаэдра)
крупными катионами, в частности, La, должно создавать
структурные предпосылки для легкого смещения этих катионов
вдоль оси c под действием приложенного электрического поля. Это,
в свою очередь, должно приводить к большему значению
33
по
сравнению с
11
(табл. 5).
Таблица 5. Связь между характеристиками свойств
(диэлектрические коэффициенты) и составом соединений
семейства лангасита
Соединение
ε
33
(100K)
ε
33
(300К)
ε
33
(500K)
ε
11
(300K)
r
i
, Å
Nd
3
Ga
5
SiO
14
69
18.5
r
Nd
VIII
=1.11
La
3
Ga
5
SiO
14
48
42
40
18.9
r
La
VIII
=1.16
La
3
Ga
5
SiO
14
48
42
40
18.9
r
Si
IV
=0.26
La
3
Ga
5
GeO
14
51
45
40
19.4
r
Ge
IV
=0.39
La
3
Nb
0.5
Ga
5.5
O
14
69
50
41
20
r
Nb
VI
=0.64
La
3
Ta
0.5
Ga
5.5
O
14
52
19
r
Ta
>r
Ta
Действительно, из табл. 5 видно, что ε
11
< ε
33
, кроме того
величины диэлектрических проницаемостей ε
11
и ε
33
коррелируют с
                                                                 53                                                                                  54
                                                                                                                          Dj и, следовательно, связывающее их свойство кристалла
                                                                                                     d11x10
                                                                                                              -8       должно быть тензором второго ранга ij, характеризующего
                                                                                                     d14x10
                                                                                                              -8
                                                                                                                       диэлектрическую     проницаемость     кристалла.    Матрица
                 28
                                                                                         Sr
                                                                                                     d11x10
                                                                                                              -8
                                                                                                                       коэффициентов диэлектрическоой проницаемости лангасита имеет
                 26                                                                                  d14x10
                                                                                                              -8
                                                                                                                       вид
                 24

                 22
                                                                                         Sr                                                        11        0         0
                 20
            -8
                                                La                                                                                                 0         11        0
   d11x10        18

   d14x10
            -8             Ca                  La                                                                                                  0         0         33
                 16

                 14
                      Nd                                                                                                  Наличие в структуре лангасита (рис. 16) каналов, параллельных
                 12
                                                                                                                       осям 3 и заселенных в позициях томсоновского куба (додекаэдра)
                 10
                         Nd                                                                                            крупными катионами, в частности, La, должно создавать
                 8
                           Ca
                                                                                                                       структурные предпосылки для легкого смещения этих катионов
                 6
                  1,10        1,12    1,14   1,16    1,18         1,20   1,22   1,24   1,26   1,28
                                                                                                                       вдоль оси c под действием приложенного электрического поля. Это,
                                                     r
                                                         +VIII
                                                             ,Å
                                                                                                                       в свою очередь, должно приводить к большему значению 33 по
                                                                                                                       сравнению с 11 (табл. 5).
                                                                                                                   Р
  ис. 19. Зависимость коэффициентов пьезоэлектрических                                                                    Таблица 5. Связь между характеристиками свойств
  модулей d11 и d14 от радиуса катиона в додекаэдрической                                                              (диэлектрические коэффициенты) и составом соединений
     позиции (rVIII, Å) для фаз в системах Nd3Ga5SiO14 -                                                               семейства лангасита
         La3Ga5SiO14 и Ca 3Ga2Ge4O14 - Sr 3Ga2Ge4O14
                                                                                                                         Соединение        ε33         ε33       ε33       ε11   ε33 /ε11      ri , Å
   Из рисунка явно следует увеличение величин пьезомодулей с
                                                                                                                                          (100K)   (300К) (500K)       (300K)    (300K)
увеличением радиусов катионов с КЧ 8.
                                                                                                                        Nd3Ga5SiO14                69                  18.5      3.7        rNdVIII=1.11
                                                                                                                         La3Ga5SiO14      48       42        40        18.9      2.2        rLaVIII=1.16
                                     Диэлектрические свойства
                                                                                                                         La3Ga5SiO14      48       42        40        18.9      2.2         rSiIV=0.26
   Если поместить диэлектрик в электрическое поле плоского                                                              La3Ga5GeO14       51       45        40        19.4      2.3         rGeIV=0.39
конденсатора напряженностью E, то в диэлектрике возникнет                                                              La3Nb0.5Ga5.5O14   69       50        41        20        2.5         rNbVI=0.64
смещение электрических зарядов, характеризуемое вектором                                                               La3Ta0.5Ga5.5O14            52                  19        2.7           rTa>rTa
электрического смещения D или вектором поляризации P. Таким
образом, векторное воздействие вызывает векторное явление: Еi ~                                                           Действительно, из табл. 5 видно, что ε11 < ε33, кроме того
                                                                                                                       величины диэлектрических проницаемостей ε11 и ε33 коррелируют с