Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск
Том 23, № 1 (2020)
https://doi.org/10.17073/1609-3577-2020-1

5-56 200
Аннотация
Ниобат лития (LiNbO3) и танталат лития (LiTaO3) относятся к важнейшим и наиболее широко применяемым материалам когерентной и нелинейной оптики, а также акустики. Высокие требования, предъявляемые к однородности и воспроизводимости характеристик, стали основой промышленной технологии выпуска высококачественных кристаллов, освоенной многими предприятиями мира. Однако использование LiNbO3 и LiTaO3 не ограничивается перечисленными выше областями благодаря выраженным пьезо- и сегнетоэлектрическим свойствам. Одним из перспективных направлений использования кристаллов является создание на их основе электромеханических преобразователей для прецизионных сенсоров и актюаторов. При этом высокая термическая стабильность пьезоэлектрических и механических свойств, отсутствие гистерезиса и крипа позволяют создавать электромеханические преобразователи, способные работать в широком диапазоне температур, недостижимом для обычно используемых для этих целей сегнетокерамических материалов. Главным преимуществом LiNbO3 и LiTaO3 перед другими монокристаллическими пьезоэлектриками является возможность направленного воздействия на характеристики устройств путем управления сегнетоэлектрической доменной структурой кристаллов. Одним из наиболее ярких примеров использования доменной инженерии для создания электромеханических преобразователей на основе кристаллов является формирование в них так называемой бидоменной структуры — двух доменов макроскопического размера, расположенных в одной кристаллической пластине, имеющих встречно направленные векторы спонтанной поляризации и разделенных заряженной доменной стенкой. Высокие коэрцитивные поля переключения делают инверсные домены стабильными вплоть до температуры Кюри (порядка 1140 °C у LiNbO3 и 600 °C у LiTaO3). В обзоре рассмотрены основные достижения в области формирования бидоменной структуры и приповерхностных инверсных доменов в кристаллах LiNbO3 и LiTaO3. Представлены методы визуализации доменной структуры в кристаллах и неразрушающие методы контроля положения междоменной границы. Проведен сравнительный анализ методов формирования инверсных доменов в кристаллах, обсуждены закономерности и технологические приемы управления доменной структурой. Приведены основные физические модели, предложенные в литературе для объяснения эффекта образования инверсных доменов, рассмотрены их сильные и слабые стороны. Кратко перечислены способы выбора кристаллографического среза для создания устройств, в которых используются бидоменные кристаллы. Приведены примеры реализации устройств на основе бидоменных кристаллов: актюаторов, сенсоров, акустических преобразователей, систем сбора бросовой энергии.

Моделирование процессов и материалов

57-70 126
Аннотация
Электрокалорическое охлаждение является экологически безопасной технологией преобразования энергии. Электрическое поле, необходимое для возбуждения цикла электрокалорического охлаждения, может быть создано значительно проще и с гораздо меньшими затратами по сравнению с магнитными полями, используемыми для магнетокалорического охлаждения. Кроме того, электрическая мощность, необходимая для электрокалорического охлаждения, может обеспечиваться стационарными или мобильными солнечными батареями, а также аккумуляторами электромобиля. Это открывает совершенно новые возможности для экологически безопасного промышленного прогресса в развивающихся странах. На основе аналитически решаемой модели многослойного электрокалорического охладителя обсуждены свойства материалов, влияющие на эксплуатационные характеристики электрокалорических приборов. Особое внимание уделено объемному термическому сопротивлению и термическому сопротивлению интерфейсов. Даны оценки средней охлаждающей мощности стека микроэлектромеханического электрокалорического охладителя.

Физические свойства и методы исследования

71-77 117
Аннотация
Изучено влияние термоциклирующих отжигов на степень кислородного упорядочения (параметр порядка) в монокристаллах YBa2Cu3O7-d. Установлено, что увеличение значений критической температуры начала перехода в сверхпроводящее состояние при этапных отжигах согласуется с уменьшениями параметра sс/sаb, что указывает на перераспределение электронной плотности между структурно–неоднородными плоскостями Cu2O2 и Cu1O1–d за счет формирования длинноцепочечного упорядочения кислорода в линейных группах O4-Cu1-O4 вдоль кристаллоструктурной оси (b) элементарной ячейки, и устранению кислородных дефектов в квадратных сетках плоскостей Cu(2)O2. Доказано, что существует критическая величина анизотропии электропроводности sс/sаb, ниже которой ее поведение не коррелирует с изменением Тс. В этом случае увеличение Тс и орторомбического искажения кристаллической структуры при изотермических отжигах является результатом усиления «межслойного» взаимодействия между плоскостями Cu(2)О2 и Cu(1)О1–d. В результате увеличивается вклад в электронную плотность состояния на уровне Ферми цепочечных слоев Cu(1)О1–d, которые могут быть сверхпроводящими за счет туннелирования куперовских пар из плоскостей Cu2О2, формируя в них наведенную сверхпроводимость.
78-85 151
Аннотация

В статье представлен обзор известных люминесцентных материалов на основе галлата кальция CaGa2O4, излучающих в видимой и инфракрасной (ИК) области спектра. ИК-люминофоры исследованы мало, но их практическое применение представляет интерес. Твердофазным методом получены образцы CaGa2O4, активированные редкоземельными ионами Yb3+. Исследованы структурные и люминесцентные свойства состава CaGa2O4:Yb3+. При возбуждении CaGa2O4:Yb3+ излучением с длиной волны 940 и 980 нм зарегистрирована люминесценция в диапазоне 980-1100 нм. На основании данных о строении электронных уровней в ионах Yb3+ сделан вывод том, что возбуждение и излучение происходит непосредственно в ионах Yb3+ при пассивном участии решетки основания. В спектрах люминесценции имеется три максимума на длинах волн: 993 нм, 1025 нм, 1080 нм. Излучение в этих полосах обусловлено оптическими переходами электронов из возбужденного в основное состояние в ионах Yb3+. Изучена зависимость интенсивности люминесценции в полосе 993 нм от концентрации ионов активатора Yb3+. Установлено, что введение в состав люминофора ионов Na+ повышает интенсивность ИК-люминесценции. Предложен оптимальный состав люминофора (Ca1‑xyYbxNay)Ga2O4, при котором интенсивность люминесценции в полосе 993 нм максимальна.

86-93 148
Аннотация

Экономическая целесообразность применения алюминия в качестве проводникового материала объясняется благоприятным соотношением его стоимости и стоимости меди. Немаловажным является и то, что стоимость алюминия в течение многих лет практически не меняется.

При использовании проводниковых алюминиевых сплавов для изготовления тонкой проволоки, обмоточного провода и т.д. могут возникнуть определённые сложности в связи с их недостаточной прочностью и малым числом перегибов до разрушения. В последние годы разработаны алюминиевые сплавы, которые даже в мягком состоянии обладают прочностными характеристиками, позволяющими использовать их в качестве проводникового материала.

Одним из перспективных направлений использования алюминия является электротехническая промышленность. Проводниковые алюминиевые сплавы типа E-AlMgSi (алдрей) являются представителями данной группы сплавов. В работе представлены результаты исследования температурной зависимости теплоемкости, коэффициента теплоотдачи и термодинамических функции алюминиевого сплава E-AlMgSi (алдрей) с висмутом. Исследования проведены в режиме «охлаждения».

Показано, что от температуры теплоемкость и изменений термодинамический функции сплава E-AlMgSi (“алдрей”) с висмутом увеличиваются, а значение энергия Гиббса уменьшается. Добавки висмута до 1мас.% уменьшают теплоемкость, коэффициент теплоотдачи, энтальпию и энтропию исходного сплава и увеличивают величину энергии Гиббса.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)