Пироэффект в облученных кристаллах триглицинсульфата

ПИРОЭФФЕКТ В ОБЛУЧЕННЫХ КРИСТАЛЛАХ ТРИГЛИЦИНСУЛЬФАТА

Амурский государственный университет (АмГУ) г. Благовещенск

E-mail: *****@***ru

Модернизация свойств сегнетоэлектриков может осуществляться облучением кристалла электронами. В статье приводятся результаты исследования пирорэффекта в кристалле после облучения.

Результат облучения кристалла электронами зависит от многих факторов: толщины образца, энергии электронов, предварительной поляризации. Облучение кристалла триглицинсульфата толщиной до 1 мм проводилось двумя способами: предварительно кристалл поляризовался в направлении естественной поляризации и против естественной поляризации. Затем кристалл облучался в колонне растрового электронного микроскопа. Если кристалл заполяризован против естественно поляризации, то во время облучения происходила переполяризация кристалла, что фиксировалось с помощью самописца [1].

После облучения кристалла на его поверхности появляется слой, отличающийся по свойствам от остального кристалла, то есть образуется двухслойная структура, для которой характерна униполярность, что можно наблюдать на петлях диэлектрического гистерезиса [2]. При энергии электронов 30 Эв толщина облученного слоя составляет несколько микрон. Наличие облученного слоя приводит к изменению основных характеристик кристалла.

Исследование кристаллов методом динамического пироэффекта позволило наблюдать эволюцию облученных кристаллов в течение длительного времени. Суть метода состоит в подаче световых импульсов определенной частоты на облученный кристалл. В данном эксперименте частота импульсов составляла 2 Гц. Пироимпульсы наблюдались на экране электронно-лучевого осциллографа. Пироимпульсы кристаллов, которые переполяризовались под действием электронного луча имели отрицательную полярность. Пироимпульсы кристаллов, предварительно заполяризованных в направлении естественной поляризации – положительную (рис.1а, б, в).

а) б) в)

Рис.1 Пироимпульсы а) – не облученного кристалла; б) облученного кристалла, заполяризованного против естественной поляризации; в) облученного кристалла, заполяризованного по естественной поляризации.

Пироимпульсы снимались с кристаллов в течение длительного времени. Наблюдалось изменение амплитуды и формы пироимпульсов. Амплитуда пироимпульсов увеличивается, форма приближается к форме пироимпульсов необлученного кристалла, но полностью не восстанавливается. Процессы релаксации в облученном кристалле практически прекращаются к концу третьих суток после облучения.

Кристаллы освещались также со стороны необлученного слоя. Амплитуда импульсов изменялась аналогичным образом. Из чего следует, что наличие облученного слоя приводит только к изменению параметров переключения кристалла.

Через четверо суток начинается новая трансформация формы пироотклика. При этом для обеих сторон пироимпульс имеет два ярко выраженных пика противоположной полярности (рис.2 – а, 6). Такая реакция кристалла, возможно, обусловлена остаточным зарядом, накопленным в процессе облучения в облученном слое. Таким образом, наличие облученного слоя не влияет на пироэлектрические свойства кристалла, изменяются только параметры переключения.

 

а) б)

Рис.2 Пироимпульсы а) – облученного кристалла, заполяризованного против естественной поляризации; б) облученного кристалла, заполяризованного по естественной поляризации

Площадь пироимпульсов пропорционально заряду, переключаемому в процессе пироэффекта. Пироимпульсы, полученные в ходе наблюдения были оцифрованы, а затем был рассчитан заряд переключаемый в процессе пироэффекта. Для каждого из импульсов был определен разностный заряд, то есть разность между переключаемым зарядом для необлученного кристалла и зарядом для облученного кристалла в момент наблюдения. Зависимость разностного заряда от времени приведена на рисунке 3.

q, мкКл

t, ч

Рис.3 Зависимость разностного заряда от времени

Как видно из графика наиболее существенные изменения происходят в течение первых трех суток после облучения кристалла. Далее свойства кристалла стабилизируются и параметры переключения практически не изменяются.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. , Взаимодействие электронных пучков с сегнетоэлектрическими материалами. Владивосток: Дальнаука, 2010.- 204 с. Монография (УДК 537.226.4:539.12.04; ББК 22.379; М31).

2. , , Релаксация радиационных дефектов в облученном триглицинсульфате.// Физика твердого тела, 1998, том 40, № 1.С.116 – 117.