“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs
vəsaiti
Bu üsulla sıxlığı 99,9 %-dan böyük və nəzəri alınması müm-
kün olan kristallik quruluşlu nümunələrin xüsusi keyfiyyətlə-
rinə malik keramika almaq mümkündür.
Polyar olmayan keramikada dənələr və onların domenlə-
rinin polyar oxları xaotik düzülür ki, bu da keramikanın elek-
trik, pyezoelektrik və başqa xarakteristikalarının kvaziizotrop
olmasına səbəb olur. Tələb olunan xassələri, məsələn əks
pyezoeffekti almaq üçün, xarici elektrik sahəsinin köməyi ilə
materialın bütün həcm üzrə polyar oxlarını bircins
istiqamətləndirmək zəruridir. Polyarlaşma adlanan bu proses
materialın Tc Küri temperaturundan yüksək temperatura kimi
qızdırmasına və xarici elektrik sahəsinin təsiri altında otaq
temperaturuna qədər soyudulmasına əsaslanır. Xarici elektrik
sahəsini kənarlaşdırdıqdan sonra domenlərin dipol momentləri
bir istiqamətə yönəlir, yəni materialda qalıq polyarlaşma
yaranır. Pyezokeramikanı istifadə edərkən onu Küri temperatu-
rundan yüksək temperaturda qızdırmaq olmaz, bu temperaturda
pyezokeramika depolyarlaşır və pyezoeffekt müşahidə olunmur.
Bir tərəfi bərkidilmiş pyezolövhənin (Şəkil 4-2) uzanması
31
d
h
U
l
l
=
Δ
(1)
ifadəsi ilə təyin olunur.
Burada
l
-lövhənin uzunluğu, h-lövhənin qalınlığı, U- pye-
zolövhənin kənarlarında yerləşmiş elektrodlara tətbiq olunan
elektrik gərginliyi, d
31
- materialın pyezomoduludur.
d
31
-pyezomodulu uzununa istiqamətdə tətbiq olunan
gərginliyin yerdəyişməyə çevirilməsini təyin edib, adətən
30-350X10
-12
m/V-ə
bərabər olur.Məsələn,
d
31
=200m/V(2
/V) qiymətində uzunluğu
=200mm,
qalınlığı h=0,5mm olan lövhənin idarəedici gərginliyinin
qiyməti U 0-dan 300V-a kimi dəyişməsi nəticəsində 0-2,4mkm
diapazonunda
o
A
l
l
Δ
mexaniki deformasiyasını təmin edir.
Pyezomodul əmsalının böyük qiymətləri kiçik ölçülü
82
Skanedici zond mikroskopiyasında təhriflər
skanedicilər və kiçik idarəedici gərginlik üçün vacibdir.
Pyezomaterialın deformasiyasının maksimal qiyməti
skanetmənin maksimal sahəsini təyin edir, lakin bu elektrik
sahəsinin gərginliyinin qiyməti ilə məhdudlaşır, belə ki, bu
zaman material elektrikin təsirindən deşilir. Minimal addım və
ya yerdəyişmənin dəqiqliyi idarəedici elektrik gərginliyinin
küyləri, mexaniki titrəmələrin və termodreyfin səviyyəsinə
əsasən təyin olunur.
Şəkil 4-2. Bir tərəfi bərkidilmiş pyezolövhənin uzanması
SZM-də istifadə olunan pyezokeramikaların əsas xarakte-
ristikalarından bunları seçmək olar:
- Sərf edilən gücün az olması və istilik ayrılmaması
- SZM üçün helium(4,2K) temperaturuna qədər alçaq
temperaturlarda d
31
-pyezomodulunun dəyişməməsi
- Kuri temperaturu 170-350
0
S
- Keramikanın istidən genişlənmə əmsalı
β=1-10*10
-6
K
-1
-ə
bərabər olur.
Bu zaman
β-nın qiyməti böyük əhəmiyyət
kəcb etmir. Keramikanın və konstruksiyada istifadə olunan
materialın istidən genişlənmə əmsallarının fərqinin çox
kiçik olması temperatur dreyfini azaltmağa imkan verir.
- Kiçik ölçüyə, yüksək sərtliyə və bunun nəticəsində yüksək
rezonans tezliyinə(10kHs-dən böyük olması məqsədə
83
“Nanotexnologiyadan laboratoriya işləri”. Dərs vəsaiti
uyğundur) malik olması. Bu da titrəmələrdən qorunmaq
üçün lazımdır. Yüksək rezonans tezlik həmçinin skanet-
mənin sürətini artırmağa imkan verir, yəni SZM-də
nəticələrin alınması vaxtını azaltmaq olar.
- Müxtəlif mühitlərdə və yüksək vakuumda tətbiq olunması.
Onlar kimyəvi aktiv deyillər və elektromaqnit sahəsi yarat-
mırlar.
Tətbiq olunan pyezokeramikaların üstün keyfiyyətlərinə
baxmayaraq, onların bir sıra çatışmayan cəhətləri vardır.
İdeal pyezoelektrik keramika (1) ifadəsinə uyğun olaraq
tətbiq olunan gərginliyin təsiri nəticəsində Şəkil 4-3-də göstə-
rildiyi kimi xətti olaraq deformasiya edir.
Şəkil 4-3. Tətbiq olunan gərginliyin təsiri nəticəsində ideal
pyezokeramikanın deformasiyası
Pyezoelektrik keramika təcrübədə özünü Şəkil 4-3-də
göstərilmiş xətti modelə uyğun aparmır. Pyezokeramika əsasın-
da skanedici ilə işləyərkən bu materialın bir sıra xüsusiyyət-
lərinə diqqət etmək lazımdır.
a)
Qeyri-xəttilik
Real pyezokeramika tətbiq olunan gərginlik nəticəsində
qeyri-xətti deformasiya edir (Şəkil 4-4). Pyezokeramikanın
uzanması tətbiq olunan gərginliyin funksiyasıdır:
=f(U)
(2)
l
Δ
Qeyri xəttilik tətbiq olunan gərginliyin artması nəticəsində
pyezomodulun 10-20% artması hesabına yaranır.
84