European Ceramic Society 20 (2000) 1225 - 1229
Połączenia Pyroelektryczne bazujące na LaBSiO5 stillwellite
V. N. Sigaeva, A. B. Mamonova, P. Perniceb,*, A. Aronneb, S. Yu. Stefanovichc,
A. A. Bushd
a University Mendeleev Technology Chemical Russia, Miusskaya sq., 9, Moscow 125190, Russia
b Department Materials i technologii, University Naples "Federico II'' Piazzale Tecchio - 80125 Naples, Italy
c Institute Karpov Physical Chemistry, str bieguna Vorontzovo., 10, Moscow 103064, Russia
d Institute State Moscow Radioengineering, Electronics i Automation, Vernadsky, 78, Moscow 117454, Russia
Otrzymanego 30 March 1999; przyjąć zagości w przejrzanej formie 25 October 1999; przyjęło 31 October 1999
Abstrakcyjny
Synteza materiałów ferroelektryku przez szkło krystalizacja jest atrakcyjna, by wyprodukować zarówno wysokiej jakości tekstury i połączenia.
W obecnej pracy, połączenia bazowały na stillwellite ferroelektryku - jak LaBSiO5 i szkła mające kompozycje bliską mieszanin
Pb5Ge3O11, PbLiPO4 i PbBPO5 zostały zsyntetyzowane i ich dielektryczne i własności pyroelectryczne przeegzaminowali. Coef pyroelectric -® cient z około 0.5 nC / cm2 K może zostać otrzymany przez płyn - fazę spiekającą kulek. Wstępne dane na procesach krystalizacji z
zawierań prowadzeń szkła jak również na chemicznych współdziałaniach między stillwellite - jak LaBSiO5 i szkła w spiekaniu temperatura jest doniesiony. © 2000 Elsevier Science Ltd. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Kluczowe słowa: Połączenia; Własności ferroelektryku; Ceramika szkła; PbBPO5; Pb5Ge3O11; PbLiPO4; Własności Pyroelectryczne.
1. Instrukcja.
LaBGeO5 stillwellite - jak kryształ pokazuje przysługę -zdolne połączenie własności fizycznych takie jak wysokiego współczynnika pyroelectrycznego, 8 ± 10 nC / cm2 K, wartości dolnych ze stałą dielektryczną ε, około 10 i dielektrycznego tanδ strat, około 0.001 i wysokiej oporności elektrycznej w górze do 500˚C. To wskazują rodzinę stillwellite jako obiecujące materiały pyroelectryczne1. Jednakże, wzrost dużych kryształów jest bardzo trudny, specjalnie dla stillwellite - krzemiany i stillwellite - fosforany. Dlatego informacja na własnościach fizycznych stillwellite - jak pojedyncze kryształy są bardzo rzadkie, z wyjątkiem LaBGeO5. W tym kontekście, przygotowaniu wosku stillwellite -mics, połączenia, szkło - ceramika i szkło ceramiczny textures by zbadać ich własności jest zdrowy synchronizowany. Biorąc do rachunku dane na anizotropii kryształu wzrost forms2 i anizotropia rozszerzalności cieplnej LaBGeO53 możemy sądzić, że wszyscy członkowie z rodzina stillwellite mają wysoką kryształową anizotropię,która w połączeniu z wysokim punktem topnienia z stillwellites (1350˚C dla LaBSiO5; zobacz Ref. 4) robi spiekając ceramiki stillwellite trudnej. Otrzymaliśmy gęste szkło ceramiczne materiały oparte
na stillwellites używającym dwa sposoby. ® Droga rst jest synteza szklany ceramicznych budów jak już niosła
w systemie borogermanate lantanu.2,5 Niestety próby wyprodukowania makroskopijnych tekstur przez krystalizację lantanu szkła borokrzemianu zawiodły,6 i nie ma żadnych informacji o otrzymywaniu takich tekstur w innych systemach stillwellite. Sekunda drogi jest ogólniejsza niż konwencjonalne metody ceramiczne. Gęste ceramiczne składniki z nieistotną porowatością zostają otrzymane przez dodatek szkła w procesie spiekania, aby pomóc spiekającemu procesowi. Literatura jest polem wiedzy na temat syntezy polarnej ceramiki zawierającej szkliste komponenty, dotyczy głównie rodziny kryształów perovskite z symetrią pseudocubic; informacje na temat polarności ceramiki i połączeń z zaczącymi anizotropowymi kryształami są rzadkie.
Obecna praca jest poświęcona przygotowaniu połączeń bazujących na LaBSiO5 stillwellite i studiowaniu ich dielektrycznych i piroelektrycznych właściwości. Wykorzystanie kryształów LaBSiO5 daje niską temperaturę przejścia fazy ferroelektryku, Tc = 130 ± 140˚C,4 w porównaniu z innymi członkami rodziny stillwellite; jednakże,
pyroelektryki odpowiadają LaBSiO5 jednak nie zostało to jeszcze zmierzone.
Płynna faza spiekająca może zostać zwiększona przez dodanie szkła z niską wartością Tg, od którego to jest możliwe do kryształu osadu z niskim punktem topnienia. Niektóre szkła ze kompozycjami blisko stechiometrycznymi w polarnej fazie Pb5Ge3O11, PbLiPO4 i PbBPO5 i odtąd zawierające duże ilości PbO, mają charakterystyczne cechy. Jednakże używając te szkła w płynnej - fazie spiekania kompozycji "LaBSiO5 / szkła'', powinno być możliwe, aby skrystalizować część szkła by otrzymać dwufazowe połączenie ferroelektryczne z bardzo małą ilością resztek szkła.
W tym związku wysokich kompozycji szkła i ołowiu 5PbO·3GeO2, 2PbO·Li2O·2P2O5 i 2PbO·B2O3·P2O5 zostały wybrane jako odczynniki spiekania. Pierwsza kompozycja odpowiada dobrze znanym ferroelektrykom.8 Druga jest
ulokowana blisko PbLiPO4 ferroelektryków,9 kompozycja która jest umieszczona daleko od rejonu formowania się szkła.10 Tu użyjemy szkła 2PbO·Li 2O·2P O ale wzbogacimy P2O5. Trzecia kompozycja, odpowiadająca stillwellite-phosphate PbBPO5, która, jako założona ostatnio, jest piezoelektryczna, ale nie ferroelektryczna. Jednakże, jak pokazano w poprzedniej pracy,12 stałym rozpuszczenia mogą zostać zsyntetyzowane w systemowym LaBSiO5 ±
PbBPO5, z Tc blisko zasięgu temperatury pokoju. W tym pierwszym dokumencie o syntezie kompozycji ferroelektrycznej, naszym głównym celem jest studiowanie krysztalicznych zachowań szkieł i zweryfikowanie istnienia ferroelektryku i własności pyroelectrycznych z LaBSiO5i kompozycji powstałej przez spiekanie w obecności wysokich ołowianych szkieł. Dalsza krystalizacja szkieł jest oczekiwana, by doprowadzić do formowania się drugiej polarnej fazay albo do stillwellite - jak stały rozpuszczenie.
Wysoka reaktywność Pb zawierająca topienie się pozuje
konieczność studiowania chemicznego współdziałania pomiędzy
krystaliczną i płynną fazy podczas spiekająceg0o procesu. Dlatego podążając za badaniami
kompozycji syntetycznych i ich działalności pyroelectrycznych,
skutkami przed di.erential cieplną analizą (DTA) i X-ray
di.raction (XRD) początkowych proszków i mieszanin są tak dobre jak spieknie grudek ,będzie to opublikowany w następnym dokumencie.
2. Eksperymentalny.
Synteza stanu LaBSiO5 została zniesiona 4 w elektrycznym piec używając stechiometrycznych mieszanin z
odczynników stopni SiO2, La2O3.3H2O i H3BO3 umieściły do tygla korundu. 5 h gorąco traktowań w tem -
peratures od 900 do 1300 _ C z 50 _ C kroki i mieląc produkty na kazdym eytapie sprawia, że jest możliwe do
otrzymaj jednofazowy proszek z stillwellite - jako struktura (trójkątne ogniwo, ahex = 6.81, chex = 6.74 AE ). Mielenie gdy każdy etap przyspiesza reakcje chemiczne z niską temperaturą dopuszczalną, by zmniejszyć lotne straty boru .Zsyntetyzowana faza była zidentyfikowana przez XRD używającego di.ractometer DRON-3.0 { Cu Ka, z Ni ® lter).5PbO.3GeO2, 2PbO.Li2O.2P2O5 i 2PbO.B2 O3.P2O5 szkła zostały stopione w tyglach korundu w
1000 _ C przez 30 min i ugaszone między dwoma stalowymipłytami. Zachowanie krystalizacji szklanych proszków
zostało przebadane5 przez DTA i XRD. Od DTA krzywe, temperatura przejścia szkła {punkt załamania ), Tg i temperatura egzotermicznego warości szczytowej krystalizacji, Tcr zostało określone jako również topniejący
punkty krystalizujących faz.Zarówno krystaliczny LaBSiO5 i zsyntetyzowane szkło zostało zmielone, aż do dyspersoidalności mniej niż 20 mm w moździerzu agatu albo w kulistym młynie. Po zmieszaniu kryształu
i proszki szkła w stosunku 9:1, kulki 10 mm w średnica i 2 mm grubości zostały przygotowane przez suszenie.
Spiekanie kulek zostało zamknięte 1000 ± 1100 _ C w przybliżeniu 20 min, uniknąć wzrostu ziarna LaBSiO5.
Kulki z jednolitą mikrostrukturą zostały wybrane, idąc za wizualnym i optycznym badaniem mikroskopii, dla
przygotowanie płaskich-równoległych płyt 0.5 ± 1 mm grubośći.Te płyty zostały pokryte elektrodami przez zastosowanie srebrnej pasty i ogrzewanie w 400 _ C. Stała dielektryczna została zmierzona w zakresie częstotliwości
1kHz do 1 MHz i przez 200 _C odstęp dookoła Tc wartości, używając mostu P5083 (30 Hz ± 100 kHz) i mostu E7-
12 (1 MHz).Jakieś próbki pokazujące odmienne maksimum w Temperatura Tc na " T Ö Ü zakrzywienia zostały zaopatrzone przez a. d. c. powierzchni próbek w zasięg temperatury od Tc do temperatury pokojowej.
Miary pyroelektryczne zaopatrzone w słupy próbek zostały zniesione przez metodę quasistatic z V7-30
mikrowoltomierza, podczas jednolitego wzrostu temperatury w tempie 10 K / min.
To jest jasne, że współczynnik pyroelectric musi zależeć od elektrycznych warunkówa zaopatrywania, grubości próbki i porowatość próbek. Na tym polu, nie mamy szczegółwych informacji . Próbki z szorstkim i porowata mikrostruktura przeważnie został zniszczony podczas zaopatrywania w słupy więc, tylko próbki z zadowalającym
mikrostruktura został zakonserwowany dla pyroelektrycznych wymiarów. Ponieważ tylko dobrze spiekane kulki pokazują nadzwyczjne dielektryczne anomalia na " T Ö Ü zakrzywioną i odmienną relacje pyroelektryczną, dielektryczne miary, zaopatrując w słupy proces i miary pyroelektryczne mogą zostać rozważone jako miara jakości spiekanych kulek.
MrLechoslaw