Способ определения поляризационных характеристик сегнетоэлектриков Советский патент 1985 года по МПК G01N24/10 

1

Изобретение относится к применению электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) для исследования и анализа сегнетоэлектриков и может быть использовано для определения спонтанной поляризации сегнетозлектриков с парамагнитными центрами, ориентирующимися электрическим полем-,

Известен способ определения спонтанной поляризации сегнетоэлектриков по петле диэлектрического гистерезиса при наложении на исследуемый образец переменного электрического поля большой напряженности CU

Однако этот способ не позволяет определить спонтанную поляризацию ряда сегнетозлектриков, разрушающихся под действием электрического поля достаточно большой напряженности, необходимой для переполяризации кристалла. Кроме того, недостатком способа является низкая точность измерения. Это обусловлено тем, что внутренние поля сегнетоэлектрика приводят к искажению формы петли диэлектрического гистерезиса.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ определения поляризационных характеристик сегнетоэлектриков5 включающий измерение интенсивностей линий спектра электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) исследуемого образца лри воздействии электрического поля 2 .

Однако известный способ не являет ся достаточно точным, так как отсутствует корреляционная связь между отношениями интенсивностей линий спектра образца и величиной спонтанной поляризации. .

1

Цель изобретения - повышение точности способа.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения поляризационных характеристик сегнетоэлектриков, включающему измерение интенсивностей линий спектра ЭПР исследуемого образца при воздействии электрического поля, исследуемый образец переводят в сегнетоэлектрическую фазу и измеряют в ней отношение интенсивностей линий спектра ЭПР, помещают дополнительный образец, аналогичный исследуемому, в изменяющееся электрическое поле, одновременно измеряют интенсивности

232

линий спектра ЭПР дополнительного и исследуемого образцов,увеличивают напряженность электрического поля до значения, при котором отношения интенсивностей линий спектра ЭПР

дополнительного и исследуемого образцов совпадают, и по величине напря женности электрического .поля определяют величину спонтанной поляризации исследуемого образца,

Кроме того, перевод исследуемого образца в сегнетоэлектрическую фазу производят нагреванием.

Сущность способа заключается в

следующем.

Способ реализуют при помощи установки, содержащей серийный радиоспектрометр, например, типа РЭ1301, криостат, источник воздействующего

электрического напряжения, средства контроля напряжения и температуры образца.

Первоначально устанавливают температуру исследуемого образца ниже температуры фазового перехода, изменяют напряженность воздействующего электрического поля до достижения наибольшего значения интенсивности контрольной линии спектра ЭПР, что свидетельствует о переходе в монодоменное состояние . В качестве контрольной выбирают одну из линий спектра. Определяют и монодоменном состоянии отношение интенсивностей линий спектра ЭПР с одинаковыми квантовыми числами для всех центров к минимальной интенсивности и регистрируют температуру образца.

Для аналогичного дополнительного образца при температуре исследуемого

образца измеряют напряженность

воздействующего поля, при которой отношение линий спектра с одинаковыми квантовыми числами для всех центров к минимальной интенсивности имеет

ту же величину, что и в монодоменном состоянии. По найденному значению напряженности определяют величину спонтанной поляризации.

Пример. Измеряют спонтанную поляризацию сегнетоэлектрического образца с парамагнитными центрами, ориентирующимися электрическим полем КТаОз + 3,8%Li + температуре 77 К. Определяют отношение среднего арифметического ш тонсивностей линий спектра с одинаковыми квантовыми числами для всех центров к

минимальной интенсивности в мокодоменЕ 10 состоянии при

см

Для перехода в параэлектрическуто фазу при той же температуре исполь- j зуют в качестве вспомогательного образца КТаО, + Мп.

Напряженность электрического поля в параэлектрической фазе, соответстJ /. ..., t -со л Б,10

4, равна Е| 58,А

вующая10 ВКл м,

Зная коэффициенты )t 136 j 0,6-10 ВКл м . 0,16 X , определяют величину спонтанной поляризации о 04 -

. м

Предлагаемый способ позволяет определить величину спонтанной поляризации при увеличении точности определения в два раза по сравнению с JQ базовым объектом, в качестве которого

принят способ определения спонтанно поляризации по петле диэлектрического гистерезиса.

По предлагаемому спосо(у измерения спонтанной поляризацииотношение интенсивностей линий ЭПР зависит лишь от поляризации образца, и поэтому характеристика проявляется в Чистом виде. Повьппению точности способствует запись линий ЭПР на

см самописце, а съем показа1ний с лен-пл самописца пЬвьппает точность по сравнению с информацией, получаемой с экрана осциллографа. Преимуществом предлагаемого способа является и нераэрушаемость образца в то время, как в случаеизмерений спонтанной поляризации по петле дизлектрического гистерезиса некоторые образцы подвергаются разрушению.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОЛЯРИЗАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ, включающий измерение интенсивностей линий спектра электрон ного парамагнитного резонанса исследуемого образца при воздействии электрического поля,отличаю щ и и с я тем, что, с целью повышения точностн способа, исследуемый образец переводят в .сегнетозлектрическую фазу и измеряют в ней отношеп ние интенсивност й линий спектра злектронного парамагнитного резонанса, помещают дополнительный образец, аналогичный исследуемому, в из 1еняющееся злектрическое поле, одновременно измеряют интенсивности линий спектра злектронного парамагнитного резонанса исследуемого и дополнительного образца, увеличивают напряженность злектрического поля до значения, при котором отношения интенсивностей линий спектра злектронного парамагнитного резонанса дополнительного и исследуемого образцов совпадают, и по величине напряженности электрического поля определяют вели(Л чину спонтанной поляризации исследуемого образца. 2. Способ по п.I, отличающий с я тем, что перевод исследуемого образца в сегнетозлектрическую фазу производят нагреванием.