RU1790762C - Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystals - Google Patents
Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystalsInfo
- Publication number
- RU1790762C RU1790762C SU904863550A SU4863550A RU1790762C RU 1790762 C RU1790762 C RU 1790762C SU 904863550 A SU904863550 A SU 904863550A SU 4863550 A SU4863550 A SU 4863550A RU 1790762 C RU1790762 C RU 1790762C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentration
- temperature
- sample
- ferroelectric
- crystal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
Использование: физико-химический анализ твердых тел„ Сущность изобретени : измер ют зависимость тангенса угла низкочастотных диэлектрических потерь от амплитуды измерительного электрического пол , наход т на кривой пороговое электрическое поле и определ ют искомую величину по значению порогового.пол и термодинамическим параметрам сегНето- электрика 2 ил0 Usage: physicochemical analysis of solids. Summary of the invention: measure the dependence of the angle tangent of low-frequency dielectric losses on the amplitude of the measuring electric field, determine the threshold electric field on the curve and determine the desired value from the value of the threshold field and the thermodynamic parameters of the ferroelectric 2 silt0
Description
«"
ЁYo
: Изобретение относитс к физико- химическому анализу твердых тел и может быть использовано дл определени количества точечных дефектов кристаллической структуры в реальных сегнетоэлектрических кристаллах (СЭ) о: The invention relates to physicochemical analysis of solids and can be used to determine the number of point defects in the crystal structure in real ferroelectric crystals (SE) o
Дефекты кристаллической решетки дают существенный, а во многих случа х и определ ющий вклад в важнейшие свойства СЭ, поэтому значение их концентрации в кристалле весьма важно дл прогнозировани и оценки возможностей применени СЭ„ . Известен способ рентгеновского анализа, с помощью которого можно определить.концентрацию точечных дефектов в кристаллических твердых телах . Однако этот метод довольно сложен , обладает большой трудоемкостью,Defects in the crystal lattice make a significant, and in many cases a determining contribution to the most important properties of solar cells, therefore, the value of their concentration in the crystal is very important for predicting and evaluating the possibilities of applying solar cells. A known method of x-ray analysis, with which you can determine the concentration of point defects in crystalline solids. However, this method is quite complicated, it is very labor intensive,
требует применени дорогосто щей ап-: паратуры и высококвалифицированного обслуживающего персонала. Кроме того , за врем проведени эксперимента даже при небольших дозах облуче- ни в кристалле возникают Структур-; ные повреждени и по вл ют-с радиа- цйонные дефекты, что сильно понижает точность определени исходной концентрации дефектов в кристалле.requires the use of expensive equipment: and highly qualified staff. In addition, during the experiment, even at low doses of radiation, Structural- appear in the crystal; damage and the appearance of radiation defects, which greatly reduces the accuracy of determining the initial concentration of defects in the crystal.
Наиболее близким к изобретению техническим решением . вл етс способ определени .концентрации точечных дефектов д, заключающийс в измерении . тангенса угла диэлектрических потерь tgS, обусловленных сквозной проводимостью образца, а также диэлектрической проницаемости в, подвижности носителей зар да (ц зар да точечногоClosest to the invention technical solution. is a method for determining the concentration of point defects q, which is to measure. of the dielectric loss tangent tgS due to the through conductivity of the sample, as well as the dielectric constant in, the mobility of charge carriers (point charge
3 а3 a
toto
ыs
п P
(1)(1)
дефекта q и определении расчетным путем искомой величины по формулеdefect q and determination by calculation of the desired value by the formula
t5Jvcp.Ј t5Jvcp.Ј
Однак этот способ определени концентрации точечных дефектов весьма сложен и трудоемок, так как кроме измерени tgSoH требует измерени большого количества других параметров образца и, в частности, подвижности носителей зар да, что само по себе представл ет сложную задачус Недостатком способа вл етс также низка точность определени концентрации дефектов, поскольку суммируютс ошибки всех вход щих в расчетную формулу величин и, кроме того, подвижность носителей зар да определ ют обычно Лишь по пор дку величины; например, при использовании эффекта Холла можно определить холловскую подвижность, котора отличаетс от истинной подвижности в 1, раза и зависит от:механизма рассе ни зар да на несовершенствах кристаллической решетки, различного при различны температурахо Область применимости способа ограничена теми случа ми, когда диэлектрические потери обусловлены сквозной проводимостью образцамHowever, this method of determining the concentration of point defects is very complicated and time-consuming, since in addition to measuring tgSoH it requires the measurement of a large number of other parameters of the sample and, in particular, the mobility of charge carriers, which in itself is a difficult task. The disadvantage of this method is also the low accuracy of determination defect concentrations, since the errors of all values included in the calculation formula are summarized and, in addition, the mobility of charge carriers is usually determined only by the order of magnitude; for example, when using the Hall effect, it is possible to determine the Hall mobility, which differs by a factor of 1, and depends on: the mechanism of charge dissipation by imperfections of the crystal lattice, different at different temperatures. The range of applicability of the method is limited to those cases when the dielectric losses are due to through conductivity samples
Целью изобретени вл етс упрощение способа определени концентра- ции точечных дефектов в сегнетоэлек- триках и повышение точности определени искомой величины,.The aim of the invention is to simplify the method for determining the concentration of point defects in ferroelectrics and to increase the accuracy of determining the desired value.
Поставленна цель достигаетс тем что на образец сёгнетоэлёктрика на- нос т металлические электроды перпендикул рно сегнетоэлектрической оси кристалла, образец выдерживают при температуре, превышающей температуру Кюри (Т) не менее чем на 5 К, в течение 0,5-1 ч, затем охлаждают до температуры на 2-3 К ниже Тк со скоростью не более 1 К в минуту, измер ют 6 и tg 8 в зависимости от амплитуды измерительного электрического пол (Е), из полученной зависимости определ ют пороговое поле (Е„) и рассчитывают концентрацию точечных дефектов по формулеThe goal is achieved by applying metal electrodes perpendicular to the ferroelectric axis of the crystal on the ferroelectric sample, keeping the sample at a temperature exceeding the Curie temperature (T) by at least 5 K for 0.5-1 hours, then cooling to temperature 2–3 K below Tk with a speed of no more than 1 K per minute, measure 6 and tg 8 depending on the amplitude of the measuring electric field (E), determine the threshold field (E „) from the obtained dependence and calculate the concentration of point defects according to the formula
пP
En Vri . и; En vri. and;
где п - зар д дефекта; об - первый,where n is the charge of the defect; about - first,
Q g O 5 0 Q g O 5 0
д d
, 0 5 0 5
00
55
А - второй коэффициенты в разложении термодинамического потенциала по четным степе- н м пол ризации; % - коррел ционна посто нна Предлагаемый способ основан на использовании различного характера движени сегнетоэлектрических доменных границ, взаимодействующих с точечными дефектами кристаллической решетки , в электрических пол х различной амплитуды,, В слабых пол х, меньших, чем пороговое поле Еп, происходит малое упругое смещение доменных границ относительно закрепленных точечных дефектов, т,е0 их небольшой прогиб между ближайшими точками закреплени . В этом случае наблюдаетс ела- , ба зависимость tgЈ от амплитуды электрического пол о В пол хр боль-, тих, чем ЕЧ, отдельные изогнутые участки доменных границ отрываютс от закрепл ющих точечных дефектов, затем начинаетс лавинообразное увеличение их длины до полного отрыва доменной границы от точечных дефектов ,, В результате следует необратимое смещение доменной границы на большие рассто ни ,, Это приводит к резкому экспоненциальному росту tgЈ с увеличением амплитуды пол о Величина Eft сильно зависит от концентрации точечных дефектов, что положено в основу насто щего изобретени «,A - the second coefficients in the expansion of the thermodynamic potential in even degrees of polarization; % - correlation constant The proposed method is based on the use of different types of motion of ferroelectric domain walls interacting with point defects of the crystal lattice in electric fields of various amplitudes. In weak fields smaller than the threshold field Ep, a small elastic displacement of the domain the boundaries of relatively fixed point defects, m, e0, their slight deflection between the nearest fixing points. In this case, the dependence tgЈ on the amplitude of the electric field is observed. The field is faster, quieter than HF, individual curved sections of the domain walls are detached from the pinpoint defects, then an avalanche-like increase in their length begins until the domain wall is completely separated from of point defects ,, As a result, an irreversible displacement of the domain wall over large distances follows, This leads to a sharp exponential increase in tgЈ with increasing field amplitude. The value of Eft strongly depends on the concentration of point defects, what is the basis of the present invention ",
На фиг01 представлены зависимости tpS от амплитуды Етна частоте I кГц при температуре 319 К дл образцов сёгнетоэлёктрика триглицин- сульфата: номинально чистого (крива 1), облученного дозой рентгеновского излучени 0,08 крд (крива 2) и дозой рентгеновского излучени 1,8 крд (крива 3), а также с добавкой ионов хрома, вводимых в раствор при выращивании кристалла (крива гО с концентрацией 2 х 10 на фиг„2 зависимости tgo (Е) аппроксимированы экспоненци- . альной функцией: номинально чистый кристалл (крива 1), облученный дозой 0,08 крд (крива 2), облученный дозой 1,8 крд (крива 3), кристалл с добавкой хрома (крива 4)„Fig. 01 shows the dependences of tpS on the amplitude Et at a frequency of I kHz at a temperature of 319 K for samples of triglycine sulfate ferroelectrics: nominally pure (curve 1), irradiated with an x-ray dose of 0.08 crd (curve 2) and an x-ray dose of 1.8 krd ( curve 3), as well as with the addition of chromium ions introduced into the solution during crystal growth (curve rO with a concentration of 2 x 10 in Fig. 2, the dependences tgo (E) are approximated by an exponential function: a nominally pure crystal (curve 1) irradiated dose of 0.08 krd (curve 2), irradiated first dose 1.8 MRC (curve 3), a Cr-doped crystal (curve 4) "
Пример. На плоскопараллель- ныЙ образец сегнетоэлектрического кристалла ТГС с примесью ионов хрома перпендикул рно сегнетоэлектри51Example. On a plane-parallel sample of a TGS ferroelectric crystal with an admixture of chromium ions perpendicular to ferroelectric51
ческой оси Y .метолом вакуумного напылени нанесены серебр ные электроды ,, После отжига образца в течение 1 ч при температуре 373 К и охлаждении его со скоростью 1 К в минуту до температуры 319 К (не 3 К ниже Тк), при этой температуре на частоте 1 кГц с помощью моста Р571 (проведены измерени зависимостей Б и tpо от амплитуды измерительного пол оsilver axis, silver electrodes are deposited with the Y axis. After annealing the sample for 1 h at a temperature of 373 K and cooling it at a speed of 1 K per minute to a temperature of 319 K (not 3 K below Tk), at this temperature at a frequency 1 kHz using the P571 bridge (the dependences of B and tpo on the amplitude of the measuring field were measured
Величина порогового пол Еп найдена как точка пересечени пр мых в координатах In tg & (Его2) нафиг.2.The value of the threshold field Ep was found as the point of intersection of the straight lines in the coordinates In tg & (His2) see 2.
После подстановки в формулу дл определени концентрации дефектов Ёп и известных из литературы значений q 4,8-КГ °ед,0С05Е, оЈ 3,9-1П- град.-, |Ь В-10- °ед0 CGSE, Ј 5,7, ОС Ю-15см2 получено значение п , что хорошо совпадает с истинным значением концентрации примеси Сг в кристалле, так как концентраци при- меси в кристалле всегда бывает ниже, чем в растворе (), из которого выращен кристалл,,After substituting in the formula for determining the concentration of defects Ep and q values known from the literature, q 4.8-KG ° units, 0С05Е, оЈ 3.9-1П- grad.-, | L В-10- ° unit0 CGSE, Ј 5.7 , OS 10-15 cm2, the value of n was obtained, which coincides well with the true value of the concentration of the Cr impurity in the crystal, since the concentration of the impurity in the crystal is always lower than in the solution () from which the crystal was grown,
Способ вл етс более простым и менее трудоемким по сравнению с прототипом , так как в нем из эксперимента определ етс только одна величина - пороговое полеоThe method is simpler and less time consuming in comparison with the prototype, since it determines only one value from the experiment - the threshold field
Способ повышает точность определени концентрации точечных дефектов , поскольку погрешности определени всех вход щих в расчетную формулу величин не превышает 20%, а погрешность определени только подвижности носителей зар да, используемой в прототипе, составл ет 150 - 200%.The method improves the accuracy of determining the concentration of point defects, since the error in determining all the values included in the calculation formula does not exceed 20%, and the error in determining only the mobility of the charge carriers used in the prototype is 150-200%.
907626907626
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904863550A RU1790762C (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystals |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904863550A RU1790762C (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystals |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1790762C true RU1790762C (en) | 1993-01-23 |
Family
ID=21534571
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904863550A RU1790762C (en) | 1990-06-01 | 1990-06-01 | Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystals |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1790762C (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8890553B2 (en) | 2010-12-09 | 2014-11-18 | Nhk Spring Co., Ltd. | Method of and apparatus for detecting cracks in piezoelectric element |
-
1990
- 1990-06-01 RU SU904863550A patent/RU1790762C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пешиков Е„Во Радиационные эффекты в сегнетоэлектриках Ташкент: Фан, Т986, с 135. Поплавко Ю0М0 Физика диэлектриков - Киев: Вища школа, 1980, с. 213-243. ( СПОСОБ ОПРЕЛЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ С ИЗВЕСТНЫМ ЗАРЯДОМ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КРИСТАЛЛАХ * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8890553B2 (en) | 2010-12-09 | 2014-11-18 | Nhk Spring Co., Ltd. | Method of and apparatus for detecting cracks in piezoelectric element |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Jona et al. | X-Ray and neutron diffraction study of antiferroelectric lead zirconate, pbzr o 3 | |
Haussühl et al. | Piezoelectric and elastic properties of the nonlinear optical material bismuth triborate, BiB 3 O 6 | |
Mueller et al. | Nonlinearity and scaling behavior in donor-doped lead zirconate titanate piezoceramic | |
Fehst et al. | Paraelectric and ferroelectric phases of betaine phosphite: structural, thermodynamic, and dielectric properties | |
RU1790762C (en) | Method of determining concentration of point flaws with a predetermined charge in ferroelectric crystals | |
Irzhak et al. | Measurement of independent piezoelectric moduli of Ca3NbGa3Si2O14, La3Ga5. 5Ta0. 5O14 and La3Ga5SiO14 single crystals | |
Roleder et al. | Monoclinic domain populations and enhancement of piezoelectric properties in a PZT single crystal at the morphotropic phase boundary | |
Maeda | Elastic, dielectric and optical properties of ferroelectric betaine arsenate | |
Chang et al. | An intensity standard for electron paramagnetic resonance using chromium-doped corundum (Al2O3: Cr3+) | |
Kushibiki et al. | Surface-acoustic-wave properties of MgO-doped LiNbO 3 single crystals measured by line-focus-beam acoustic microscopy | |
Agrawal et al. | Dielectric properties and optical absorption of KTaO3 single crystals and KTaO3. NaTaO mixed crystals | |
Kushibiki et al. | Ultrasonic microspectroscopy of ZnO single crystals grown by the hydrothermal method | |
Buchheit et al. | On the dielectric and thermal behaviour of the ferroelectric NaNO2 | |
Hubert et al. | Nanopolar reorientation in ferroelectric thin films | |
Dunk et al. | The elastic stiffness constants and their hydrostatic pressure derivatives for TGS | |
Coufova et al. | On the relation between the thickness dependence of optical absorption and the surface layers of barium titanate single crystals | |
Shorrocks et al. | The electro-elastic and SAW properties of Sr0. 5Ba0. 5Nb2O6 | |
Miga et al. | Reorientation of the W′ domain walls in ferroelastic silver niobate crystal | |
Bunting et al. | Properties of beryllium-barium titanate dielectrics | |
Lipson et al. | Effects of vacuum sweeping and radiation on defect distribution in quartz | |
JPH05273122A (en) | Infrared absorption measuring method for impurity in silicon crystal | |
Sawaguchi et al. | Electric Field Control of the Elastic Compliance in Lithium Thallium Tartrate | |
Kurita | Electron Spin Resonance Spectra of X-Irradiated Single Crystals of 3, 3′-Dithiodipropionic Acid:“B cos2θ” Rule for Sulfur Radicals | |
Fugiel et al. | Determination of exponent δ from measurements beyond the critical isotherm | |
SU693190A1 (en) | Method of determining thermal expansion coefficient of polymeric materials |