Seqnetolektriklər

Seqnetolektriklər.

Aktiv dielektriklər- xassələri xarici energetik faktorların təsiri ilə idarə olunan materiallardır. Xarici energetik təsirlərdən istifadə etməklə elektronikanın funksional elementlərini yaratmaq mümkündür. Aktiv dielektriklər elektrik və optik siqnalların generasiyasının modulyasiyasını təmin edir, informasiyanın yadda saxlanılmasına və çevrilməsinə imkan yaradır. Elektron aparatların merəkkəbliyinin artması və funksional elektronikaya keçidlə əlaqədar bir çox vacib texniki və elmi məsələlərin həllində aktiv dielektriklərin rolu böyük əhəmiyyət kəsb edir. Lakin son dövrdə yeni hadisələrin-elektet, pyezoeffektlər, qeyri-xətti optik effektlər, seqnetoelektriklərin, injeksiya cərəyanlarının və s. kəşfi dielektriklərin aktiv rol oynadığı qurğuların layihələndirilməsinə təkan verir. Hazırda dielektrik cihazları yarımkeçirici cihazlar qədər perspektivli və bir sıra hallarda əvəz olunmazdır.

Seqnetolektriklər aktiv dielektriklərə aiddir. Müəyyən temperatur aralığında spontan polyarlaşma qabiliyyətinə malik dielektrik materiallara seqnetoelektriklər deyilir. Seqnetoelektriklər mahiyyətcə domenlərə ayrılmış piroelektriklərdir. Piroelektriklərdə isə kristalların bütün baza elementlərində elektrik dipolları eyni istiqamətə yönəlmiş olurlar.
Seqnetoelektriklərdə baza elementləri dipollarının eyni istiqamətə yönəlməsi bir domen hüdudunda olur, qalan domenlərdə dipollar müxtəlif oriyentasiyalara malik olurlar. Pyezoelektrik termini altında sözün əsl mənasında spontan polyarlaşmış xətti dielektriklər başa düşülür. Xətti sözü isə onu göstərir ki, bü cür dielektriklərdə polyarlaşma elektrik sahəsinin gərginliyinin xətti funksiyasıdır, seqnetoelektriklərdə isə bu asılılıq qeyri-xəttidir. Ötən əsrin ortalarına qədər seqnetoelektriklər haqqında demək olar ki, heç nə məlum deyildi. Seqnetoelektriklər haqqında ilk məlumatı 1921-ci ildə çex alimi Valaşak vermişdir. Onun tədqiqatları XX əsrin ortalarında o zamankı Leninqrad Fizika-Texnika İnstitutunun əməkdaşlarından İ.V.Kurçatov, P.İ.Koveko və başqaları tərəfindən davam etdirilmişdir. Seqnetoelektrik termini də İ.V.Kurçatova məxsusdur (əcnəbi alimlər onu ferroelektriklər adlandırırlar ki, bu da o qadar də uğurlu seçim deyil). Seqnetoelektriklərin öyrənilməsində görkəmli rus alimi V.M.Vulun [16-18] tədqiqatları da əhəmiyyətli rol oynayıb. 1944-45-ci illərdə Sovet alimləri ilə paralel Yaponiya və Amerika alimləri də özləri üçün seqnetoelektrikləri kəşf etdilər. Bu hadisə pyezokeramikanın meydana çıxmasının başlanğıcı oldu. Lakin barium titanat üçün pyezoelektrik effekti xeyli sonralar aşkarlanmışdır. Spontan polyarlaşmanın dəyişə bilməsi imkanı onunla izah edilir ki, seqneto-elektrikin polyar quruluşu əslində azacıq təhrif olunmuş qeyri-polyar quruluşdur. Məsələn, barium-titanat C-dən yuxarı temperaturlarda seqnetoelektrik deyil və onun elementar qəfəsi kubik quruluşa malikdir, C-dən aşağı temperaturlarda isə tetraqonal qəfəsə, yəni kubun çəplənmiş formasından ibarət qəfəsə malik olur. Bir sıra seqnetoelektriklərdə elektrik sahəsinin təsiri altında dielektrik xassəsinin qeyri-xəttiliyi müşahidə olunur. Seqnetoelektrikin polyarlaşmasının xarici elektrik sahə gərginliyi -dən asılılığı histerizes ilgəyi adlanan əyri ilə təsvir olunur.
Elektrik sahəsi dielektriki sahə istiqamətində deformasiyaya uğradır.Mexaniki deformasiya ilə sahə arasındakı asılılıq kəpənək tipli histerizes ilgəyi ilə xarakterizə olunur. Ən böyük dəyişən sahə periodik dəyişən deformasiyasını yaradır və tərsinə periodik deformasiya elektrik yüklərinin periodik dəyişməsinə gətirir.
Beləliklə, seqnetoelektriklər üçün aşağıdakılar xarakterikdir:

• 
  sabit polyarlaşmanın mövcudluğu və onun istiqamətinin elektrik sahəsinin təsiri altında dəyişməsi;
  
• 
  domen strukturunun mövcudluğu;
  
• 
  xarici elektrik sahəsi ilə polyarlaşma arasında asılılığın mövcudluğu;
  

• 
  dielektrik nüfuzluluğunun yüksək olması.
  

Dielektriklərdə seqnetoelektriklik halı bir qayda olaraq aşağı temperaturlarda (Kuri temperaturu) baş verir.
Sabit polyarlaşmanın dəyişə bilməsi və onun nəticəsində polikristallik cisimlərdə qalıq polyarlaşmanın peyda olması seqnetoelektriklərdən pyezoelektrik keramika hazırlamağa imkan verir. Lakin bu ancaq o seqnetoelektriklərdə mümkündür ki, onlar keramiuka tozunu bişirmək üçün zəruri olan yüksək temperaturlarda aşınmasınlar.
Seqnetoelektriklərdə dielektrik itgisinin olması və dielektrik nüfuzluluğunun temperaturdan asılılığı onların mümkün tətbiq sahələrini bir qədər də genişləndirir, belə ki, seqnetoelektriklərin idarə oluna bilməsi onlarda dielektrik nüfuzluluğunun sabit elektrik sahəsindən asılılığı ilə müəyyən edilir. Buna seqnetoelektriklərin reversivlik xassəsi deyilir. Seqnetoelektriklərin reversivlik xassəsi sabit və ya yavaş dəyişən elektrik sahəsi ilə idarə olunan qeyri-xətti elementlər kimi tətbiqinə imkan yaradır. Qeyd etmək lazımdır ki, praktik tətbiq sahəsi keramik seqnetoelektriklərin əksəriyyəti üçün onların temperatur dayanıqsızlığı ucbatından xeyli məhdudlaşır. Onların parametrlərinin elektrik sahəsinin amplitudundan asılılığı və yüksək tezliklərdə reversivliyin saxlanması onları bir sıra funksional qurğuların (gücləndiricilər, modulyatorlar və s.) yaradılmasında tətbiq etməyə imkan verir.
Seqnetoelektriklərin yuxarıda dediyimiz xassələri onlarda ayrı-ayrı oblastlarda (domenlərdə) spontan polyarlaşmanın mövcud olması ilə əlaqədardır. Belə metallarda spontan polyarlaşma əsasən iki halda ola bilər:
a) seqnetoelektrik halı – bu halda domenlər eyni oriyentasiyalı elementar qəfəslərin toplusundan ibarət olur;
b) antiseqnetoelektriklik halı – bu halda isə domenlər eyni polyar lakin əksistiqamətli (antiparalel) elementar qəfəslərin alt toplusundan ibarət olur. Belə olduqda dipolların momentləri cəmi sıfra bərabər olur.
Yuxarıda dediyimiz kimi spontan polyarlaşmanın yoxa çıxmasına uyğun olan temperatura Küri nöqtəsi (və ya Küri temperaturu) deyilir. Bu nöqtədən yuxarı temperaturlarda polyarlaşmış haldan polyarlaşmamış hala faza keçidi baş verir. Bu hala piroelektriklik halı deyilir.
Yuxarıda sadalanan bütün xarakteristikalarına görə seqnetoelektrikləri üç qrupa bölürlər:

• 
  Birinci qrupa dielektrik nüfuzluluğu elektrik sahəsinin nisbətən az dəyişməsinə kiçik dəyişmə ilə cavab verən metalları daxil edirlər. Seqnetoelektriklərin bu qrupu barium-titanat əsasında hazırlanırlar və yüksək qeyri-xəttilik və elektrik xarakteristikalarının müxtəlifliyi ilə seçilirlər.
  
• 
  İkinci qrupa yüksək (ifrat yüksək tezliklər də daxil olmaqla) tezliklərdə kiçik dielektrik itgisinə malik olan seqnetoelektriklər və antiseqnetoelektriklər daxil edilir. Piroelektrik fazada piroelektriklər də bu qrupa daxil edilirlər.
  
• 
  Üçüncü qrupa temperaturun geniş diapazonunda dielektrik nüfuzluluğu az dəyişən seqnetoelektriklər daxil edilirlər. Bu qrupa Küri nöqtəsi yüksək müsbət temperatur oblastına daxil olan və dielektrik nüfuzluluğu seyrəlmiş maksimuma malik olan seqnetoelektriklər də daxil olurlar. Belə metallara (qurğuşun titanat , , və s. misal ola bilərlər.
  

Eyni kristalda müxtəlif temperaturlarda müxtəlif elektrik nüfuzluluğu piroelektrik, paroelektrik, seqnetoelektrik və antiseqnetoelektrik halları ola bilər, bu halların üçü də baş verə bilər. Elə kristallar da var ki, onlarda bir istiqamətdə piroelektrik o biri istiqamətdə isə seqnetoelektriklik nizamlılığı mövcud olur.
Son zamanlar qeyri-məxsusi seqnetoelektriklər adlanan seqnetoelektriklərin tədqiqinə diqqət artmışdır. Bu maddələr də makposkopik polyarlaşmalı domenlərə malikdirlər, lakin bu polyarlaşmanın qiyməti adətən çox kiçik olur. Bu isə onunla əlaqədardır ki, qeyri-məxsusi seqnetoelektriklərdə faza keçidi spontan polyarlaşmanın hesabına deyil hər hansı başqa fiziki hadisə səbəbindən baş verir. Bu, məsələn, kristalın deformasiyaya uğraması, optik aktivliyin əmələ gəlməsi və s. səbəblər ola bilərlər. Ona görə də spontan polyarlaşma qeyri-məxsusi seqnetoelektriklərdə faza keçidi üçün parametr rolu oynaya bilməz. Qeyri-məxsusi seqnetoelektriklərin tipik nümayəndələri qadolin-molibdenit ftorberillat sayıla bilərlər.
Hazırki vaxtda seqnetoelektrik xassəsinə malik olan yüzdən çox maddə mövcuddur və seqnetoelektriklər bütün elektrik kristalları arasında ən çox tətbiq olunandır.
Spontan polyarlaşmanın meydana çıxması baxımından bütün seqnetoelektrikləri iki qrupa ayırmaq olar. Birinci qrup üçün spontan polyarlaşma müəyyən struktur elementlərinin (məsələn, hidrogen əlaqəsinin) nəticəsi olur. İkinci qrup üçün isə strukturda keçidə qədər mərkəzi simmetriya mövqeyi tutan ionların yerdəyişməsi nəticəsində baş verir.