* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

Глава 9. Пьезоэлектрические датчики рактер анизотропии этих свойств связан с симметрией кристаллической ре­ ш е т к и [8, 10]. Поликристаллическая керамика, состоящая из множества мелких беспоря­ дочно о р и е н т и р о в а н н ы х д р у г о т н о с и т е л ь н о д р у г а к р и с т а л л и ч е с к и х зерен, в ц е ­ л о м д о л ж н а б ы л а б ы быть изотропной. А н и з о т р о п и я с в о й с т в м о ж е т проявить¬ с я у т е к с т у р и р о в а н н о й к е р а м и к и , в к о т о р о й и м е е т с я н е к о т о р а я предпочтите¬ л ь н а я о р и е н т а ц и я зерен к р и с т а л л и ч е с к о й фазы. А н и з о т р о п н о й я в л я е т с я т а к ж е с е г н е т о э л е к т р и ч е с к а я к е р а м и к а из т и т а н а т а б а р и я , ц и р к о н а т а - т и т а н а т а с в и н ц а (ЦТС) и других подобных веществ, предварительно поляризованная нагрева­ н и е м в э л е к т р и ч е с к о м поле [ 1 , 2]. Д л я п р и м е р а , р а с с м о т р и м ч а с т о ис¬ пользуемый в практике пьезокерамический материал — титанат бария. Кристаллической структурой титаната б а р и я я в л я е т с я с т р у к т у р а п е р о в с к и т а , по¬ к а з а н н а я н а р и с . 9.1. С т р у к т у р а я в л я е т с я кубической, с ионами В а в у г л а х куба, ионами О в центрах граней и ионом Ti++++ в центре к у б а . Особенно в а ж н о е з н а ч е н и е и м е е т тот факт, что и о н т и т а н а о к р у ж е н шестью и о н а м и к и с л о р о д а , обра­ з у ю щ и м и о к т а э д р [10]. Выше температуры Кюри октаэдр Рис. 9.1. Структура титаната бария TiC>6 и м е е т ц е н т р с и м м е т р и и , т а к что д и п о л ь н ы й м о м е н т р а в е н нулю. О к т а э д р бу¬ дет обладать д и п о л ь н ы м м о м е н т о м т о л ь к о тогда, к о г д а п о л о ж и т е л ь н ы й ион т и т а н а с м е с т и т с я о т н о с и т е л ь н о одного и з о т р и ц а т е л ь н ы х и о н о в кислорода. С у щ е с т в о в а н и е с е г н е т о э л е к т р и ч е с т в а в В а Т Ю я в л я е т с я с л е д с т в и е м поля¬ р и з а ц и о н н о й « к а т а с т р о ф ы » , при к о т о р о й э л е к т р и ч е с к о е поле, о б р а з у ю щ е е с я при п о л я р и з а ц и и , возрастает гораздо б ы с т р е е , ч е м у п р у г и е восстанавливаю¬ щие силы между ионами. Кластерные соединения, включающие центральный атом металла и лиганд ы ( м е т а л л и ч е с к и е или к о в а л е н т н о с в я з а н н ы е г р у п п ы а т о м о в ) , в с е г д а характе¬ ризуются в ы р о ж д е н и е м о с н о в н о г о э л е к т р о н н о г о с о с т о я н и я или близко лежа¬ щих возбужденных состояний. Задача д в и ж е н и я я д е р при н а л и ч и и э л е к т р о н н о г о в ы р о ж д е н и я р е ш а е т с я с п о м о щ ь ю т е о р е м ы Я н а — Т е л л е р а [10]. Ч а щ е всего в к е р а м и к а х с н и з к о й с и м ­ метрией реализуется псевдоэффект Яна—Теллера. При этом надо решать с л о ж н у ю с и с т е м у в и б р о н н ы х у р а в н е н и й , что требует з н а н и я а д и а б а т и ч е с к и х п о т е н ц и а л о в [18, 19]. В с е г н е т о э л е к т р и к а х с о с т р у к т у р о й п е р о в с к и т а с о д е р ж и т с я большое чис¬ ло я н — т е л л е р о в с к и х ц е н т р о в , а и м е н н о : к л а с т е р о в , в к л ю ч а ю щ и х а т о м ы п е р е ­ х о д н ы х м е т а л л о в т и п а T i , Zr и т.д. Д л я н а ш и х ц е л е й в а ж н о т о , что э т и цент¬ р ы н а х о д я т с я в э л е к т р о н н о - в ы р о ж д е н н о м (точнее — п с е в д о в ы р о ж д е н н о м ) состоянии. Э т и с е г н е т о э л е к т р и к и обладают к р и с т а л л и ч е с к о й р е ш е т к о й в ы с о к о й сим¬ метрии. Т а к и е с и м м е т р и ч н ы е с т р у к т у р ы н е и м е ю т д и п о л ь н ы х м о м е н т о в , о д н а + + 2 3