Монокристаллы с умеренной и сильной электромеханической связью для акустоэлектроники и акустооптики тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи УДК534:621.382

Андреев Илья Александрович

МОНОКРИСТАЛЛЫ С УМЕРЕННОЙ И СИЛЬНОЙ

ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СВЯЗЬЮ ДЛЯ АКУСТОЭЛЕКТРОПИКИ И АКУСТООПТИКИ

Специальность: 01.04.07-физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических иаук

■1Й1§1!

Санкт - Петербург 2007

Работа выполнена на кафедре общей и экспериментальной физики государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский государственный педагогический университет им А И Герцена»

Научный консультант: заслуженный деятель науки Российской Федерации,

доктор физико-математических наук, профессор Юрий Андреевич ГОРОХОВАТСКИЙ

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Анатолий Алексеевич БЕРЕЖНОЙ

доктор физико-математических наук, профессор Борис Анатольевич СТРУКОВ

доктор физико-математических наук, профессор Елена Владимировна ПАРНАЯ

Ведущая организация:

А

л.

ЗАО «Авангард-Элионика»

8 г в 1600 часов на заседании

Защита состоится

диссертационного совета Д 212 199*51 по присуждению ученой степени доктора наук в Российском государственном педагогическом университете им А И Герцена по адресу 191186, Санкт-Петербург, наб р Мрйки, 48, корп 3, ауд 20

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке Российского государственного педагогического университета им А И.Герцена

Автореферат разослан

Учёный секретарь диссертационного Совета, кандидат физико-математических наук, доцент

НИ Анисимова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ИССЛЕДОВАНИЯ

Актуальность исследования В последние 40 лет важными и развивающимися областями физики твердого тела являются акустоэлектроника и акустооптика, изучающие возбуждение и распространение упругих волн высоких и сверхвысоких частот в твердом теле, а также взаимодействие упругих волн с когерентным оптическим излучением При распространении в твердом теле упругих волн с длиной волны до долей микрона значительную роль играют зффекты фонон-фононного и фотон-фононного взаимодействия [1,2]

С ростом частоты упругих волн увеличивается их поглощение в твердом теле, причем наименьшее удельное поглощение наблюдается в можифисталлах Поэтому прогресс в развитии акустоэлектроники в основном определяется появлением новых пьезоэлектрических монокристаллов с малым поглощением упругих волн и сильной электромеханической связью, имеющих особые кристаллографические ориентации с нулевым температурным коэффициентом частоты (ТКЧ) упругих колебаний или скорости объемных (ОАВ) и поверхностных акустических волн (ПАВ) в области 20°С

Термостабильный и высокодобротный кристаллический кварц с 1935 г по настоящее время остается основой пьезоэлектроники, однако он является слабым пьезоэлектриком, что стимулирует поиск новых термостабильных сильных пьезоэлектриков [3]

В 1966 - 1981 годах были открыты и исследованы три пьезоэлектрических монокристалла с сильной электромеханической связью и нулевым ТКЧ танталат лития 1лТаОз, фосфат алюминия (берлинит) AIPO4, и тетраборат лития L12B4O7 Однако по совокупности физических свойств эти кристаллы значительно уступают кристаллическому кварцу и не могут служить основой акустоэлектронных устройств стабилизации и селекции частоты в радиоэлектронных и оптических системах связи [4]

Изучение нелинейных свойств кристаллов имеет важное значение при исследовании структурных фазовых переходов и создании устройств с управляемыми параметрами [5] В окрестности фазового перехода кристаллическая решетка лабильна, наблюдается сильный ангармонизм фонон-фононного и фотон-фононного взаимодействий [6] Нелинейный пьезоэффект изучен на ограниченном числе кристаллов, причем ни один известный к 1986 г кристалл не сочетал в себе термостабильные упругие свойства, низкие потери и достаточный для практического применения нелинейный пьезоэффект [7]

Поэтому поиск физических особенностей пьезоэлектриков, определяющих свойства высокодобротных монокристаллов с термостабильными упруго-пьезо-диэлекгрическимими параметрами сильными электромеханической связью и электроупругим эффектом является важной проблемой прикладной физики

С 1977 по 1983 г внимание автора было обращено на монокристаллы кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков молибдата гадолиния Gd2(MoO,i)3, кристалла ванадата кальция Саз(У04>2, синтезированного впервые в 1981 г в лаборатории ЮС Кузьминова (ИОФАН), кристаллов со структурой калий-вольфрамовой бронзы - ниобата бария-натрия BazNaNbsOrs и ниобата бария-стронция BaxSri xjNb206 обладающего уникальным сочетанием электрооптических, пироэлектрических и фоторефракционных свойств

В 1983 г были начаты исследования неизвестного ранее монокристалла сложного окисла лантан - галлиевою силиката La^GasSiOu, синтезированного впервые в мире Б В Миллем (МГУ) с целью использования предполагаемой оптической нелинейности кристалла для управления частотой излучения твердотельных лазеров Высокое качество и большие размеры кристаллов чангасита, LGS (эти название и аббревиатура для кристаллов лаятан-галлиевого силиката введены автором диссертации в 1983 г), выращенных М Ф Дубовиком в НПО Монокристаллов, позволили автору диссертации получить принципиально важные результаты и выполнить разработки акустоэлектронных устройств на кристаллах лангасита на несколько лет раньше коллег в России и за рубежом

Целью исследования является установление характерных особенностей пьезоэлектрических монокристаллов, определяющих низкие акустические потери, температурную и временную стабильность упруго-пьезо-диэлектрических параметров, значительную величину электромеханической связи и электроупругого эффекта

Для достижения этой цели было необходимо провести комплексные исследования диэлектрических, пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств неисследованных ранее пьезоэлектрических монокристаллов различной симметрии, структуры и состава в широком диапазоне частот упругих волн, температур и электрических полей и решить следующие задачи

1 Разработать методику и установку для исследования акустических и акустооптических свойств оптически прозрачных твердых сред методом брэ1 говского рассеяния света на звуке, позволяющую регистрирован* дифрагированный свет на уровне шумов,

2 Исследовать анизотропию и дисперсию пьезоэлектрических и акустических свойств пьезоэлектрических монокристаллов С<12(Мо04)з, Са3(У04)г Ва2Ш1ЧЬ501ч, Вао^вго^ЬгОб и ЬазСа5810н.

3. Исследовать анизотропию фотоупругости и акустооптических свойств кристаллов Zn.Se, Вао.цйго.бГЧЬгОб и Ьазва^Юц

4. Изучить влияние температуры и внешнего электрическою почя на акустические, пьезоэлектрические и акустооптические свойства кристаллов

В работе использовались следующие методики

1) измерение пьезоэлектрических и низкочастотных упругих свойств методом пьезоэлектрического резонанса в диапазоне частот 100 кГц - 20 МГц

2) измерение высокочастотных упругих параметров методом эхо - импульса в диапазоне частот 200 МГц - 1 ГГц

3) измерение высокочастотных упругих и акустооптических свойств методом дифракции лазерного излучения на упругих волнах с частотой 500 МГц - 2 ГГц в режиме Брэгга

Научная новизна работы. В отличие от проведенных ранее исследований акустических и пьезоэлектрических свойств кристаллов, не решивших фундаментальную проблему связи их структуры и состава с существованием термостабильных упруго-пьезо-диэлектрических свойств и проблему нахождения сильного акустически прозрачного пьезоэлектрика с термостабильными и управляемыми свойствами, проведение в настоящей работе комплексные исследования пьезоэлектрических акустических и акустооптических свойств малоизученных параэлектриков и сегнетоэлектриков с разными точечными группами, структурами, составом позволили установить ряд характерных особенностей, определяющих существование названных свойств

Широкий диапазон экспериментальных условий и применение точных методов измерений позволили впервые

]) исследовать анизотропию диэлектрических, пьезоэлектрических, упругих и электромеханических параметров кристаллов Ваз^КЬзОи, Ва048г0бД\,Ь2О6 и ЬазСа^Юы, определяемую особенностью структуры тетрагональной калий - вольфрамовой бронзы и тригонального кальций - галлогерманата,

2) исследовать нелинейное изменение с температурой упругости, пьезоэффекта, внутренних упругих потерь кристалла Вао4$ГобМ>20<, в области размытого сегнетоэлектрического фазового перехода,

3) наблюдать релаксационный характер анизотропии температурных аномалий упругих параметров Вао4$Гоб^'Ь:гО(1 обусловленной анизотропией электрострикции,

4) обнаружить слабые противоположные температурные зависимости упругих податливостей

и Б44 Ва048гоб№20б равные -5 10"5/°С и +5 10*/°С вблизи 20°С определяющие возможность существования в кристалле кристаллографических ориентации с нулевой зависимостью скорости упругой волны от температуры вблизи 20 °С,

5) обнаружить и изучить параболическую зависимость частоты продольных и поперечных упругих колебаний в кристаллах ЬазСа^Юи с температурой экстремума вблизи

комнатной температуры, что явилось первым экспериментальным доказательством существования в ЬазСавЗЮи редкого явления в физике твердого тела - взаимной компенсации положительных и отрицательных температурных коэффициентов модулей упругости кристалла лангасита,

6) обнаружить отсутствие у кристаллов лангасита аномалий упруго-пьезо-диэлектричеких свойств в широком интервале температур, что свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков-параэлектриков и отсутствии сегнетоэлектрических свойств,

7) обнаружить и измерить более высокую временную стабильность упруго-пьезо-диэлектричеких свойств кристаллов лангасита по сравнению со свойствами сегнетоэлектриков,

8) обнаружить и изучить влияние внешнего электрического поля на изменение пространственного положения плоскости поляризации поперечной упругой волны в танталате лития 1лТаОз, обусловленное эффектом наведенной электрическим полем эллиптической поляризацией упругой волны вследствие зависимости скорости линейно поляризованной поперечной упругой волны от напряженности электрического поля,

9) обнаружить и измерить наибольший для кристаллов с нулевым температурным коэффициентом скорости и низким затуханием звука электроупругий (поляризационный) эффект в лангасите, порядка 100 10"12 м/В, определяемый особенностью лабильной структуры кристалла, деформируемой электрическим полем,

10) исследовать анизотропию и дисперсию скорости и поглощения упругих волн в диапазоне частот 500 - 1700 МГц в сегнетоэлектриках и параэлектриках и найти зависимость между нормированным поглощением и симметрией, структурой и составом кристалла,

11) обнаружить и изучить малое поглощение низкочастотных и высокочастотных упругих волн в лангасите, обусловленное сложным составом и высокой симметрией кристалла,

12) исследовать влияние на упругие и пьезоэлектрические свойства лангасита процесса легирования кристалла ионами алюминия или титана и обнаружить существенное увеличение пьезоэффекга и уменьшение упругих потерь в кристалле вследствие упорядочения его структуры,

13) исследовать акустооптическое взаимодействие в кристаллах 2п8е, Ва048г0^ЬгОб и ЬазСа;810и, измерить фотоупругие постоянные этих кристаллов и обнаружить высокую эффективность взаимодействия в селениде цинка,

14) обнаружить аномальное для всех известных кристаллов уменьшение до нуля фотоупругой постоянной рзз ниобата бария-стронция в области фазового перехода, обусловленное влиянием аномально высокого значения электрооптического коэффициента гзз, изменяющегося с температурой как спонтанная поляризация Ря

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Сильная анизотропия электрострякции ниобата бария-стронция, вызываемая искажением структуры тетрагональной калий-вольфрамовой бронзы определяет значительную анизотродию пьезоэффекта и коэффициента электромеханической связи и характер зависимости от температуры акустических параметров в области фазового перехода

2. В кристалле ниобате бария-стронция температурное поведение фотоупругости, измеряемой в постоянном электрическом поле, определяется в области фазового перехода поведением спонтанной поляризации В силу аномально высокого значения электрооптического коэффициента гзз "электроовтическая" фотоупругость, обусловленная совместным влиянием электрооптического и пьезоэлектрического эффектов вносит основной вклад в эффективную фотоупругую постоянную рлЕ и уменьшается с температурой как спонтанная поляризация до тех пор, пока при температуре Кюри фотоупругая постоянная Рз1Е оказывается пренебрежимо малой

3 В монокристаллах лантан - галлиевого силиката (лангасита) существуют кристаллографические ориентации, для которых скорости продольных и поперечных

упругих волн не зависят от температуры вблизи комнатной температуры, что связано с взаимной компенсацией температурных коэффициентов упругих модулей 4. Введение в кристаллы лангасита модифицирующих ионов А13+ или Т14+ - ионов с меньшим радиусом, чем радиус иона галлия, частично замещающих ионы галлия в кристаллах лангасита с алюминием в октаэдрических позициях на 11% ив тетраэдрических позициях на 3%, а в кристаллах лангасита с титаном в октаэдрических позициях на 28% и в тетраэдрических позициях на 5%, уменьшает неупорядоченность его структуры, обусловленную статистическим распределением в кристаллической решетке ионов йа3+ и

+ Это определяет существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле

5 Среди кристаллов с термостабильными упругими свойствами и слабым поглощением упругих волн кристаллы лангасита обладают наибольшей зависимостью упругих модулей от величины электрического поля, порядка 100 10"'2 м/В, что определяется особенностью кристаллического строения лангасита - наличием каналов, параллельных тригональной оси и заселенных наиболее крупными катионами, смещаемыми электрическим полем

6 Монотонное изменение с температурой упруго-пьезо-диэлектрических параметров лангасита в широком интервале температур свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков- параэлектриков Отсутствие сегнетоэлектрических свойств определяет в три-пять раз более высокую температурную и временную стабильности упруго-пьезо-диэлектрических параметров лангасита по сравнению со свойствами сегнетоэлектриков

7 В исследованных кристаллах разной симметрии и состава анизотропия затухания упругих волн выражена достаточно сильно, но связь между анизотропией затухания и анизотропией скорости звука отсутствует В кристаллах с высокой температуры Дебая, более сложным составом и более низкой симметрией наблюдается уменьшение величины акустического затухания Лангасит - тригональный кристалл с 14-ю атомами в элементарной ячейке и температурой Дебая 740 К имеет наименьшее нормированное затухание звука 0,9 - 4 дБ/ см ГГц2

Из совокупности сформулированных положений следует, что в диссертации решена крупная научно-техническая проблема физики конденсированного состояния, имеющая важное хозяйственное значение - установлен ряд характерных особенностей, определяющих свойства акустически прозрачных кристаллов с термостабильными упруго-пьезо-диэлектрическичими параметрами, сильными электромеханической связью и электроупругим эффектом, и найдена группа кристаллов семейства лангасита, обладающая совокупностью таких свойств, что вносит существенный вклад в физику пьезоэлектриков и открывает новые подходы к разработке научных основ практических применений термо стабильных высокодобротных пьезоэлектриков с управляемыми свойствами

Теоретическая значимость работы определяется тем, что полученные в ней результаты дают обширный экспериментальный материал для развития представлений о физических закономерностях в сложных кислородосодержащих неупорядоченных соединениях, а также имеют большое значение для разработки теоретических основ конструирования и технологии изготовления акустоэлектронных устройств на основе данных соединений

Практическая значимость работы Исследование и применение монокристаллов семейства лангасита для создания акустоэлектронных устройств стабилизации и селекции частоты радиодиапазона на объемных и поверхностных акустических волнах стало наиболее важным практическим результатом работы и получило развитие как новое направление в акустоэлектронике сначала в России, а затем и за рубежом

На основании полученных результатов предложены и реализованы четыре группы акустоэлектронных и акустооптических устройств на исследованных кристаллах 1) акустоэлектронные устройства стабилизации и фильтрации частоты радиодиалазона на кристаллах ниобата бария - стронция и лангасита с использованием обьемных и поверхностных акустических волн в диапазоне частот 100 кГц - 90 МГц,

2) акустоэлектронные устройства, управляемые электрическим напряжением или температурой (линии задержки на кристаллах молибдата гадолиния, резонаторы на кристаллах ниобата бария-стронция),

3) пьезорезонансные устройства регистрации температуры и ИК- излучения на кристалле ниобате бария - натрия с интегральной чувствительностью 2 106 Гц/Вт,

4) акустооптические устройства модуляции и сканирования оптического излучения на кристалле селенида цинка и управляемые электрическим напряжением акустооптические устройства на кристаллах ниобата бария-стронция

Все устройства защищены 18-ю авторскими свидетельствами Устройства на лангасите испытаны в составе аппаратуры связи в НПО Дальняя Связь и НИИ Телевидения

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов обеспечивались выбором в качестве объектов исследования широкого круга пьезоэлектриков сложных оксидов, комплексным характером исследования, адекватностью экспериментальных методик поставленным задачам, воспроизводимостью результатов измерений, использованием для интерпретации экспериментальных результатов современных модельных представлений, а также сопоставлением с имеющимися литературными данными по проблеме исследования

Личный вклад автора Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы Представленные в диссертации экспериментальные результаты и расчеты получены и выполнены лично автором Экспериментальные исследования и численные расчеты акустооптического взаимодействия и фотоупругих постоянных лангасита выполнены в соавторстве с профессором В В Клудзиным Вклад соавторов - сотрудников Государственного Оп гического Института, Института Общей Физики РАН и НПО Монокристаллов заключался в синтезе монокристаллов Вклад остальных соавторов заключался в изготовлении пьезоэлектрических резонаторов

Апробация работы Основные результаты диссертационной работы были доложены на семинарах в Московском институте стали и сплавов, РГПУ им А И Герцена (Санкт-Петербург), а также на следующих конференциях и симпозиумах

- Всесоюзной конференции "Материалы для оптоэлектроники" (Ужгород, 1980), X Всесоюзной конференции по сегнетоэлектрическтву (Минск, 1982), II и III Всесоюзных конференции "Актуальные проблемы получения и применения сегнетоэлектрических и пьезоэлектрических материалов" (Москва, 1984 и 1987), XI, XIII, XIV Всесоюзных конференциях по акустоэлектронике и квантовой акустике (Душанбе, 1981, Киев, 1986 Кишинев, 1989), XII научно-технической конференции по узловым проблемам радиотехники, электроники и связи (Ленинград, 1986), IEEE International Frequency Control Symposium (Boston, 1994), 2-nd International Conference on Physics of Laser Crystals (Yalta, 2005) , 4-th International Symposium on Optical Materials (Prague, 2006), 3-rd International Conference on Materials Science and Condensed Matter Physics (Chisinau, 2006) и 3-й Международной конференции по физике кристаллов (Черноголовка, 2006)

Основные результаты по кристаллам лангасита были изложены в 1986 г в материалах научно-исследовательской работы в ОАО Морион, по которой получено положительное решение государственной комиссии с констатацией мировой новизны результатов получения кристаллографических ориентации (срезов") лангасита с нулевым ТКЧ. и использованы в разделе 6 5 авторами монографии "Оптические монокристаллы сложных оксидных соединений", Харьков, "Институт монокристаллов", 2002 г [8]

Публикации Основные результаты диссертации изложены автором в 51 работе Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, шести глав, (пять глав содержат оригинальные результаты), заключения, списка цитируемой литературы, включающего 264 наименования и 4-х приложений-документов подтверждающих мировой приоритет обнаружения термостабильных свойств лангасита. Диссертация изложена на 257 страницах, содержит 25 таблиц и 61 рисунок

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ Во введении обоснована актуальность поиска новых термостабильных и высокодобротных пьезоэлектрических монокристаллов и исследования влияния внешних воздействий на взаимодействие кристалла с упругими волнами или оптическим излучением Сформулированы цель и задачи диссертационной работы Приведена характеристика новизны и практической значимости полученных результатов, изложены положения, выносимые на защиту, приведены сведения об апробации диссертационного материала и о степени личного участия автора в работе Описана структура диссертации и ее содержание

Первая глава «Фонон-фононное и фотон-фопопное взаимодействия в диэчектриках» имеет обзорный характер Рассмотрены известные работы по фонон-фононному и фотон-фононному взаимодействиям в диэлектриках Анализируются также работы, посвященные термостабильным пьезоэлектрикам с умеренной и сильной электромеханической связью Выделяются задачи, не решенные в данной области к началу настоящей работы

Во второй главе «Методики эксперимента, измеритечьпые установки и иссчедуемые ' образцы» кратко рассмотрена методика пьезоэлектрического резонанса и более подробно рассмотрена методика брэгговского рассеяния света на высокочастотных упругих волнах Методика и аппаратура для измерения высокочастотных упругих свойств (скорости и затухания) и акустооптических свойств имеют принципиальные отличия от ранее известных, что позволило автору защитить авторскими свидетельствами как способ измерения, так и разработанную установку Высокочастотные упругие волны возбуждались и регистрировались с помощью стержней ниобата лития, помещенных в коаксиальный СВЧ-резонатор (метод К Н Баранского) Использовался принцип выделения и накопления с последующим сравнением и измерением видеоимпульсов Акустооптические измерения основывались на использовании метода Диксона-Коэна (сравнение дифракционных видеоимпульсов в эталоне (ниобат лития) и исследуемом образце Измерение затухания упругих волн или измерение добротности пьезоэлементов требуют высокого качества обработки кристаллов Все грани образцов обрабатывались по оптическим стандартам -чистота по 14-му классу, плоскостность не хуже 0,5 кольца, непараллельность граней, перпендикулярных к направлению распространения звука, не более 5 угловых секунд Погрешность геометрии образцов - не хуже ±10"2 мм, погрешность ориентации - не хуже 15 минут по осям Х,У, и 2 минут по оси Т.

В третьей главе «Впияние температуры и постоянного электрического почя на пьезоэлектрические и упругие свойства чонокристаллов» изложены результаты исследования пьезоэлектрических и низкочастотных упругих свойств кристаллов ВЖ, вВК и ЬСв Из данных по частотным постоянным резонанса и антирезонанса рассчитаны упругие податливости и упругие константы сч, при постоянном электрическом поле и при постоянной электрической индукции, пьезоэлектрические модули ач и постоянные коэффициенты электромеханической связи Кц Обнаружена резкая анизотропия пьезоэффекта и электромеханической связи кристаллов В№< и SBN (табл 1) Исследования показали, что кристаллы BNN имеют очень малую анизотропию диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих свойств в плоскости ХУ, что по-видимому связано с очень малой относительной разностью между постоянными решетки кристалла, равной 1,8-Ю"1 В то же время существует сильная анизотропия диэлектрических и электромеханических свойств в плоскостях ZX и Диэлектрические постоянные Е], = е22 и Е33 отличаются в 5 6 раз а значение коэффициента .£ = 0 55 для колебаний сжатия-растяжения по толщине вдоль оси 2 в два раза больше значений Кц и 4 и является максимальным для известных кристаллов

В кислородно-октаэдрическом классе все три базисные структуры - перовскита (ВаТЮз), ильменита (1лГ<ЬОз, 1лТа03) и тетрагональной вольфрамовой бронзы (В№14, 8В1Ч) рассматриваются как состоящие из кислородных октаэдров В06 в центральной части которых находится переходной металлический ион В Т1 , Та, 1ЧЬ Строение сложных

окислов можно представить как распределение атомов в искажённой перовскитовой структуре В 1972 г Ямадой [9] создана феноменологическая теория, согласно которой

Таблица 1 Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие параметры кристаллов

Кристалл, класс симметрии и плотность рАуео Срез и форма образца еу, К/м2 Ф), 10'12К/н Сч,10пн/м 8ц,10"'2м2/н Ки,%

Ва2№№>5015 (тт2) р =5,35 г/см3 е11=225 е33=30 Х-пластина У-пластина ¿-пластина е 15=2,8 е24=3,4 е33=4,3 - Сь 5 5=0,67 Св44=0,65 Ср33=1,35 Кзз=55 К15=22 К24=25

ВаобЗ^КЪгОб (4тт) р =5,25 г/см3 е11=930 е33=1130 Х-брусок ¿-брусок ¿-пластина - <131= 22 ¿33=135 <315= 34 8Ь11=5,15 8П33= 8,2 8°44=11,0 КЗ 1=9 К33=40 К15=11

Ьа3<За581014 (3 2) р =5,74 г/см3 611=19 еЗЗ=50 Х-брусок Х-пластина У-пластина У-пластина е11=0,44 е26=0,44 <112=6,1 (114=5,4 8Е11=8,8 С15! 1=19,2 С066= 4,4 8Е44= 21 К12=16 К1= 8 К26=13 Кс - 8,5

электромеханические свойства кисдородно-окгаэдрических сегнетоэлектриков определяются плотностью упаковки т|- числом октаэдров на единицу объема в данной структуре относительно перовскита и ориентацией октаэдра к направлению спонтанной поляризации Ре При поляризации вдоль оси четвёртого порядка имеет место симметрия 4шш Для приведения БВЛГ к перовскитовой структуре вводится г| =1,06 Рассматривая пьезоэффект в сегнетофаэе 81Ш как элекгрострикцию, линеаризованную спонтанной поляризацией Ре , выражение для <1^=8Ц/Ек в матричном виде с учетом е > 1 можно записать

(133=2£О (Е533/ЕО-1)Р50П, <Ь1=2ЕО(£ 5„/£О-1)Р8012, а15=Б0(ев„;е0-1)Р8д44 (1)

Ошв - коэффициенты матрицы тензора элекгрострикции (¿Мц (8ц=Оич-Рк-Р| ) связаны с коэффициентами идеального перовскита (Ошп) соотношением (Qиlll)p = Нормализованные коэффициенты <}„,„ ЭВК -0,39 оказываются значительно меньше значений Ото идеального перовскита, что противоречит выводам теории Ямады Нормализованные значения <2т11 SBN -0,5 рассчитанные по данным Лиу и Гросса, также оказываются меньше Омч перовскита. Анализ работы Ямады показывает, что автор при построений теории использовал экспериментальные данные только по единственному сегнетоэлектрику со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы - ниобату бария натрия и игнорировал сильное расхождение между значениями ВТ>ПЧ и перовскита, и не обратил внимания на отношение постоянных <3ц/ Он,). Однако, если рассматривать это отношение, то можно увидеть, что вне зависимости от состава у всех сегнетоэлектриков оно равно 2,5 ~ 3, но у сегнетоэлектриков со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы это отношение равно - 5 ~ 6 Поэтому можно сделать вывод, что анизотропия эффекта элекгрострикции у кристаллов со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы выражены сильнее, чем у кристаллов со структурой перовскита и ильменита, что, по-видимому, связано с искажением (сжатием) структурной ячейки из-за высокой концентрации меньших по размеру ионов стронция (в вВ1Ч) или натрия (в 1ШР!) Сильная анизотропия элекгрострикции и пьезоэффекта приводит к сильной анизотропии электромеханической связи в ниобате бария -натрия и ниобате бария-стронция

Крьме данных полученных при комнатной температуре в работе изучены зависимости упругих свойств прямых срезов кристаллов от температуры Было обнаружено линейное изменение с температурой частоты толщинной моды, возбуждаемой в ¿-срезе ВМЧ перпендикулярным полем Подробно изучено поведение упругих и электромеханических

параметров кристаллов SBN в области фазового перехода. Измерения проводились в интервале температур 20 -120 °С на монодоменных образцах в постоянном поле Е = 1 кВ/см. Измерения показали, что проницаемость еп слабо меняется с температурой, линейно увеличиваясь в указанном интервале на 35%, а зависимость S33 (Т) имеет размытый максимум при Тс= 80°С (рис. 1).

Рис.1. Температурные зависимости: (а) - относительной диэлектрической проницаемости £зз/£о (1), упругих податливостей 833° (2), 833 Е(3); (б) - электромеханических параметров <Ьз (1), Кзз (2) и СЬз (3) кристалла ниобата бария-стронция.

Было обнаружено, что пьезоэффект в вВИ существует во всём интервале температур. По данным зависимостей г (Т), частотных постоянных резонанса 1\г(Т) и антирезонанса ^(Т) рассчитаны зависимости И](Т), 8у(Т), с1(Т). Данные по зависимости динамического сопротивления резонанса Я(Т) использовались для расчёта зависимости нормированной механической добротности образцов <3(Т) (рис.1).

Обнаруженное неравенство нулю всех при Т>Тс можно рассматривать как

доказательство сосуществования областей высоко и низкотемпературной фаз в большой окрестности Тс, и отсюда - неравенство нулю спонтанной поляризации Р$ при _П>Тс. Ре в SBN плавно понижается при нагревании, но не обращается в нуль там, где есть максимум 833 (Т) , а сохраняет высокое значение (1/4 значения Рй при 20°С) и продолжает плавно убывать при нагревании до 120 °С, так и не обращаясь в нуль. Сильные аномалии в области Тс испытывают только упругие параметры 833 И (^33 , связанные с продольной упругой волной вдоль [001] (полярной оси Ъ\ тогда как аномалии остальных упругих параметров незначительны. Дебаевский радиус экранирования К°=10"5 см в SBN значительно меньше длины низкочастотной упругой волны, диполь-дипольная связь экранируется носителями заряда и ориентационная зависимость аномалии у(Т) и а(Т) (или в (Т) и С? (Т) ) просто должна соответствовать симметрии кристалла. 8В1Ч при Т>Тс обладает пьезоэффектом, и, согласно теории Дворака, ориентационная -зависимость аномалии V (Т) и а (Т) должна соответствовать ориентационной зависимости аномалий пьезосвойств.

Наблюдаемое в эксперименте увеличение разности Ав с уменьшением температуры от 100 до 60°С подтверждает доминирующее влияние аномалии пьезоэффекта на аномалию 8е (Т).

В кристаллах лангасита поведение упруго-пьезо-диэлектрических свойств исследовано в интервале температур - 60^+200 "С. Так как пьеоэффект в лангасите обусловлен преимущественно наличием связей Ся3*- О2" и О2", в его решётку целесообразно вводить модифицирующие ионы, которые занимали бы места катионов Са3+и 8>4+в высокосимметричных позициях. Изучались чистые и модифицированные монокристаллы лангасита Ьа^Са^А^^Юы (1С8:Л|) и La3Ga5Sio.tjTif1.2O14 (Г,(»8:'П) Рентгеноструктурным

анализом определялись параметры решеток монокристаллов LGS различных составов С уменьшением радиуса иона-модификатора отношение параметров с/а решетки LGS уменьшается в случае активацией А13+, что связано с меньшим радиусом этого иона -0,57 нм против 0,62 им для Ga3'1' Полученные результаты позволяют полагать, что ионы А13+ и Ti4+ должны занимать преимущественно октаэдрические позиции с координационным числом 6. замещая ионы Ga3+ в позициях Gai и, возможно, тет раэдрические позиции Gaj с координационным числом 4

Рентгеноструктурный анализ распределения ионов в позициях Gai в модифицированных монокристаллах лангасита показал, что в монокристаллах LGS AI октаэдрические и тетраэдрические позиции Ga3*" заняты ионами AI34" на 11 % и 3 %, соответственно, а в монокристаллах LGS:Ti ионы Ti4+ занимают идентичные позиции на 28 % и 5 % Количество ионов Si41", которые занимают позиции Ga2 в кристаллической решетке LGS:A1, составляет 53 %, а в LGS Ti - 45 % Полученные данные подтверждают справедливость предположения о распределении ионов в кристаллической решетке LGS при модифицировании катионами алюминия и титана и позволяют сделать вывод об упорядоченности структуры монокристаллов

Об упорядоченности кристаллической решетки лангасита такого состава свидетельствуют оптические спектры Для границы УФ поглощения монокристаллов LGS:A1 и LGS:Ti, в отличие от спектра ^модифицированных образцов, характерен классический крутой спад интенсивности поглощения, что свойственно кристаллам с упорядоченной структурой Введение в соединение La3GasSiOi4 тугоплавких оксидов TiOj и АЬОз способствует заполнению соответствующих позиций в решетке, предназначенных для ионов Ga3"1" и Si44", вследствие снижения летучести компонентов

Измерения проводились на прямых Z-срезах, прямых и повернутых Х- и Y- срезах чистого лангасита и лангасита с добавками AI и Ti оптимальных составов LajGas.^ALOu, где х-0,05-1,0, и LajGasSii/TivOu, где у = 0,01-0,5 Такое содержание алюминия и титана является оптимальным, тк увеличение или уменьшение содержания модифицирующих ионов в монокристаллах выше указанного уровня вызывало ухудшение упругих и пьезоэлектрических характеристик Введение в решетку ионов алюминия и титана в пределах выбранных концентраций способствовало увеличению механической добротности и пьезомодуля резонаторов продольных колебаний на 18% и на 7%, соответственно

Температурные измерения диэлектрической проницаемости проводились на пластинах Z-срезов в интервале температур минус 60 +200°С Наблюдались противоположные с ростом температуры монотонные изменения компонент диэлектрической проницаемости -уменьшение гзз с температурным коэффициентом Тезз = -7 10'VC и увеличение еп с температурным коэффициентом Теп= 3 10^/°С Подобный эффект позднее наблюдался в других кристаллах семейства LGS с более мелкими катионами, однако ни в одном кристалле он не приводит к сегнетоэлектрическому переходу Такое поведение диэлектрической проницаемости позволяет классифицировать кристаллы семейства LGS как пьезоэлектрики -параэлектрики Обнаруженная анизотропия диэлектрической проницаемости лангасита (£33 в 2,5 раза больше Ец) согласуется с особенностями кристаллического строения кристаллов семейства лангаситоподобных оксидов Согласно работе Е Л Белоконевой с соавторами [10], наличие каналов, параллельных тригональной оси и заселенных наиболее крупными катионами, создает структурные предпосылки для легкого смещения этих катионов под действием приложенного поля Монотонное возрастание £зз при понижении температуры не приводит к сегнетоэлектрическому фазовому переходу в лангасите

Для пьезо элементов LGS продольных и толщинно-сдвиговых колебаний рассчитывались коэффициенты электромеханической связи К,3, частотные коэффициенты Nv Ориентационные зависимости Кп и N22 резонаторов продольных колебаний LGS представлены на рисунке 2 а К26 и Njs толщинно - сдвиговых колебаний пластин LGS (кривые 1 и 2) и кварца (кривые 3, 4), - на рисунке 4 Видно, что преимущества лангасита могут быть реализованы в очень широком интервале значениях угла ß в пределах от минус

30 до +35 градусов. По сравнению с аналогичными элементами из кварца, элементы хуэ/а - срезов имеют в шесть раз меньшую динамическую индуктивность и в два раза больший резонансный промежуток.

Исследования температурно-частотных характеристик образцов лангасита проводились на прямых и повёрнутых Х-стержнях срезов хуь/а и У -пластинах срезов ух!//3. Были обнаружены ориентации повёрнутых X и У- срезов Ьвв, температурная зависимость частоты которых описывается параболой II порядка (С - = С (Т - То)2 с экстремумом (точкой перегиба) в интервале - 10-И-60 "С, где Г - резонансная частота пластины при текущей температуре, а {) - то же при температуре Т0 максимума ТЧХ, С = (-50/-70)-10"9 °С2 -коэффициент крутизны параболы (рис. 3 и 5).

Рис. 4. Ориентационная зависимость К (1) и N (4) для ТЗ - моды в ЬС8

Рис.5. Температурная зависимость частоты - моды в ЬСв

Рис.2. Ориентационная зависимость К(1) и N (2) продольной моды в пластинах ху$/а лангасита.

Рис.З. Температурная зависимость частоты продольной моды в пластинах хух/а лангасита

Параметры резонаторов из ЬС8 (динамическая и статическая емкость, динамическая индуктивность Ь динамическое сопротивление Л, ширина резонансного промежутка В8) по сравнению с танталато-литиевыми резонаторами имеют более высокую термостабильность Необратимые изменения со временем (старение) параметров резонаторов продольных колебаний Ьвв, в первую очередь частоты колебаний, оказались значительно, до пяти раз меньшими, чем у резонаторов из танталата лития Это можно объяснить только отсутствием сегнетоэлектрических доменов в лангасите

При модифицировании кристаллов алюминием максимум ТЧХ продольной моды смещался в область я ТКОмн, а в случае модифицирования титаном - в область отрицательных температур Условию минимального ТКЧ и максимального К для медленной сдвиговой моды соответствуют одноповоротные срезы д>х//Д где р - угол поворота пластинки вокруг грани, соответствующей ее длине /, в данном случае вокруг оси * изменяется от 0 до 5 град (рис 5) Установлены следующие особенности свойств пьезоэлементов ЬСв толщинно-сдвиговых колебаний

1) температура экстремума Т0 ТЧХ легко регулируется, как и для других типов колебаний, изменением геометрии пьезоэлемента и угла среза ¡} в широком промежутке температур - 40° - +100°С,

2) положение температуры То ТЧХ приблизительно в семь раз менее критично к ошибке в ориентации среза, чем для ВТ- среза кварца (колебания сдвига вдоль грани по толщине),

3) в плосковыпуклых пьезоэлементах 1X58 диаметром 12,5 мм и радиусом кривизны 100 мм при переходе с основной частоты 7Х - моды 3 МГц на частоту третьего обертона 9 МГц температура То ТЧХ увеличивается на 5 0°С (кривые 1-4),

4) более сильный пьезоэффекг в монокристаллах ЬСтЯ по сравнению с кварцем обеспечивает улучшение основных параметров, например, у пластин ухУр - среза резонансного промежутка в 3 раза, динамического сопротивления в 6 раз, динамической индуктивности - в 18 раз

Необходимо отметить, что эксперименты автора с целью обнаружения ориентаций с нулевым ТКЧ для продольных и сдвиговых мод в изоморфном лангаситу кристалле галлогерманате стронция 8г3Са2(1е40).| (гегастроне) не увенчались успехом Позже в работе Б В Милля и Ю В Писаревского [11] было сказано, что « германаты, в отличие от галлатов, не имеют срезов с нулевым ТКЧ и причины этого явления не ясны »

В работе обнаружены и изучены два эффекта, связанные с влиянием электрического поля на упругие свойства нецентросимметричных кристаллов - эффект изменения состояния плоскости поляризации поперечных упругих волн в танталате лития (наведенная эллиптическая поляризация) и электроупругий эффект в лангасите

Эффект эллиптической поляризации поперечной упругой волны состоит в суперпозиции двух линейно поляризованных поперечных упругих волн распространяющихся с разными фазовыми скоростями в одном направлении Результирующая волна имеет эллиптическую поляризацию Такая поляризация может возникнуть или при распространении волны в направлениях, близких к оптической оси, или при воздействии на кристалл внешнего воздействия, например электрического поля (наведенная эллиптическая поляризация) Относительное изменение скорости линейно поляризованных поперечных упругих волн V определяется коэффициентом нелинейности кристалла и величиной внешнего электрического поля

ДУ/У=уЕ (2)

а разность фаз АФ между поперечными волнами,

ДФ=е> ЬАУ/У2 (3)

т е угол поворота эллипса поляризации пропорционален частоте упругой волны со, напряженности поля Е и пути Ъ, пройденному волной в кристалле

В эксперименте танталат лития был выбран потому что в нем в отличие от ниобата лития существуют кристаллографических ориентацийми с нулевым температурным коэффициентом изменения скорости распространения упругих волн В исследованном

LiTatb естественное вращение плоскости поляризации отсутствует, поэтому наведенную эллиптическую поляризацию можно наблюдать в чистом виде.

В эксперименте образец монокристалла LiTa030,8xl,2xl,6 см вырезался по осям X,Y, Z с погрешностью 2' по оси Z и 20' по осям X,Y. Поперечная упругая волна в образце LiTaOj возбуждалась внешним пьезоэлектрическим преобразователем чистых поперечных упругих волн - срезом Y+163 ниобата лития LiNbOä в виде цилиндра с длиной 12 мм и диаметром 5 мм. При помещении торца преобразователя ЫРу'ЬОз в полость коаксиального четвертьволнового СВЧ резонатора в преобразователе возбуждались чистые поперечные упругие волны частотой 580 МГц в виде импульсов с длительностью 1 мкс с частотой следования 1 кГц.

В работе измерялась интенсивность излучения Не—Ne - лазера, дифрагированного на упругих импульсах в LiTaOj. в зависимости от величины и полярности напряжения, приложенного к металлизированным плоскостям ZX образца LiTa03. Электронная схема выделения и накопления видеоимпульсов, поступающих с ФЭУ-79, позволяла определять изменения интенсивности дифракционных импульсов с погрешностью не хуже 1 %. Интенсивность рассеянного на звуковой волне света в режиме Брэгга при использованной в эксперименте геометрии взаимодействия света, звука и электрического поля в кристалле 1лТаОз (рис. 6а) пропорциональна

I« PU2 cos2(<Р° +<р) = Рла2 cos2(ф0' +ßLE), (4)

—где р44 - фотоупругая постоянная, ср - угол индуцированного нолем поворота плоскости поляризации, отсчитываемый от положения плоскости при ф° (влево "+," вправо "-" ), ß -константа вращения плоскости поляризации входящей волны, составляющей угол ф° с перпендикуляром к плоскости дифракции. Свет падал на кристалл у входа звукового импульса.

В работе измерялась интенсивность света Ii, рассеянного на вошедшем в кристалл импульсе упругой волны, и на первом отраженном импульсе Ь, прошедшем расстояние L=2I, как функция напряженности поля Е = u/d, где и - напряжение на кристалле, d - размер кристалла по полю, 1 - длина кристалла.

В эксперименте изменение напряжённости электрического поля по величине и знаку в диапазоне от 0 до +7,5 kB/см не влияло на интенсивность света, дифрагировавшего на вошедшем в кристалл импульсе упругой волны. Изменение поля в указанном диапазоне влияло только на интенсивность света, дифрагировавшего света и приводило к осцилляциям амплитуды второго импульса. Амплитуда импульса изменялась от нулевого значения при Е = +6 кВ/см до максимального при Е = -3 kB/см. (рис. 66).

Рис. 6. Геометрия взаимодействия света, звука и поля в ГлТаОз (а) и зависимость относительного изменения интенсивности света Гг, дифрагировавшего на отраженном упругом импульсе, от напряженности приложенного поля в ЫТаОз (б).

Наблюдаемое изменение амплитуды импульса при постоянной амплитуде импульса I] можно объяснить зависимостью эффективной фотоупругой постоянной

от напряжённости и знака поля Е Действительно, амплитуда импульса h должна зависеть от поля, если наблюдаемый эффект является аксиальным в том смысле, что при отражении упругой волны разность хода поляризованных волн продолжает увеличиваться, как в акустическом эффекте Фарадея Должны наблюдаться такие два значения поля Е, при которых амплитуда импульса Ь будет или максимальной, когда поле повернет плоскость поляризации упругой волны на угол <рт такой, что фга = - Ф°, или нулевой когда поле повернет плоскость поляризации на угол фо такой, что фо = Ф°

По кривой зависимости ^Ла™1"' от Е, где 12 - амплитуды импульса при Е=0 - ±7,5 кВ/см, Ь"1" - максимальная амплитуда импульса, рассчитана зависимость угла ф от напряженности поля Е, откуда константа вращения плоскости поляризации поперечной упругой волны на частоте 580 МГц ß=2 5°/кВ В соответствии с (2) у для случая «звук - по Z, поле - по У» у = 4,3х 10"" м/В, что по порядку совпадает с значением у для LiTa03 и LiNbCb, полученным методом эхо-импульса Влияние электрического поля на фотоупругость танталата лития через пьезоэлектрический и электрооптический эффекты должно было сказаться на амплитуде первого импульса, что при данной геометрии взаимодействия звука, света и поля не наблюдалось Наблюдаемое различие влияния внешнего электрического поля на интенсивность света, дифрагировавшего на звуковом импульсе, от расстояния, которое проходит импульс в объеме кристалла, находится в хорошем согласии с эффектом влияния электрического поля на пространственное положение плоскости поляризации поперечной акустической волны, те с эффектом наведенной эллиптической поляризации Электрическое поле в 1 кВ/см вызывает структурную деформацию, приводящую к изменению пространственного положения плоскости поляризации упругой волны частотой 580 МГц, прошедшей 1 см в кристалле LiTa03, на 2,5 градуса

Вторым эффектом является обнаруженное сильное изменение частоты резонанса пьезоэлектрических резонаторов, вызванное приложенным постоянным электрическим полем, изученное на продольных колебаниях стержней кристалла лангасита La3GasSiOi4 в интервале температур от - 60 до +80 °С

При приложении постоянного (поляризующего) поля £з к возбуждающим электродам сдвиг резонансной частоты механических продольных колебаний пьезоэлектрического резонатора в виде бруска обусловлен изменением размеров образца за счет обратного пьезоэффекта и изменением эффективной упругой податливости за счет нелинейного пьезоэффекта В системе координат, связанной с ребрами бруска относительное изменение резонансной частоты ДЩ имеет вид

где <Гчц - пьезомодули, в'пц - упругая податливость в направлении длины кристалла, g,llш - коэффициент поляризационной поправки, компонента тензора пятого ранга, симметричного по двум парам индексов и по перестановке пар

При термодинамическом рассмотрении поперечного поляризационного эффекта уравнение состояния пьезоэлектрического резонатора в слабом возбуждающем переменном поле как механической системы имеет вид

Р,ф = Раа cos( ф0 + 2ßlE)

(5)

(6)

=s?r] +d,f.,E3

(7)

(8)

где

+ е^ (Ю)

(11)

е 31 )

- эффективные упругая податливость, пьезомодуль и диэлектрическая проницаемость кристалла. сГзп, ®'ззз и 0>"з1- нелинейные пьезоэлектрические, диэлектрические и электрострикционные коэффициенты, ц, 1) я т деформация, индукция и механическое напряжение

Фазовая скорость V продольных волн вдоль длины элемента пьезорезонатора может быть записана в виде

У2(Ё) = \! _ (12)

где плотность кристалла р = р0[1 - [йА +<зГ,3+<?„)&,], (13)

а р0 - плотность кристалла при ЕЮ

Тогда уравнение движения стержня может быть записано в виде

и-У2(Е) й1 =0 (14)

где I/, — гармоническая составляющая механического смещения, а

У2(Ё + ] _ (15)

Из (4) видно, что частота механического резонанса f стержня зависит от поля Е 3

/(Яз) = /о

] , i dg 1 dл „ ,£

1 2 2 sF

:/„(i + r£3) (16)

н

где у - коэффициент элекгросташческого управления частотой резонатора

В данной работе исследовалась зависимость частоты последовательного резонанса резонаторов LGS от внешнего приложенного поля Е Изучался поперечный поляризационный эффект (т е направление приложенного поля совпадало с направлением слабого возбуждающего переменного поля и было перпендикулярно направлению длины пьезоэлектрического резонатора) Исследовались 15 резонаторов LGS трех ориентаций .vys/ö x>'i/+10° и jc_vi/+l 5° Резонаторы имели частоту продольных колебаний ~115 kHz при размерах 20 мм по оси Y' (направление [1010]) 3,5мм по оси Z' (направление [0001]) и 0,5 мм по оси X ( направление [1120] ) При металлизации YZ-граней пластин никелем резонаторы имели механическую добротность не менее 3 104 Обнаружено, что изменение частоты продольных колебаний в тонких пьезоэлектрических стержнях кристаллов LGS является линейной функцией приложенного постоянного поля Эффекл достаточно велик и при напряжении на электродах стержней до ±750 В (т е в электрических нолях напряженностью до ±1,5 106 В/м) достигает значения ±120 10"6 для стержней с ориентацией ддя/+15° (рис 7а) Ориентационная зависимость поляризационного эффекта продольной моды в стержнях LGS выражена значительно - изменение направления распространения продольной моды на 15° вызывает увеличение поперечного поляризационного эффекта „ - _L Ы— в 4 раза, от

F /

±20x10"12 м/В до ±80х 10"12 м/В Обнаружено, что изменение температуры резонаторов в интервале от - 60 до +80 °С приводит к изменению величины поляризационного эффекта, различному для стержней с разной ориентацией Температурная зависимость

поляризационного эффекта, определяемая коэффициентом ß - — достаточно мала и в

Д7" у

зависимости от угла а принимает значения от -2 до -5 10"5 (рис 7 б)

Ю"9 а=?5°

о

-I о 3 -5

Рис.7. Зависимость частоты продольной моды от поля Е (а) и температурная зависимость коэффициента управляемости у (б) для пластин среза хух/а лангасита.

Наблюдаемая линейная зависимость поляризациоиного эффекта в Ьвй от температуры является доказательством того, что в эффект кроме зависимости эффективной упругой податливости от поля вносят вклад и зависимости от поля пьезомодулей и диэлектрической проницаемости. В частности, в стержнях температурная

зависимость частоты продольной моды не является линейной, а описывается параболой втэрого порядка с экстремумом при 10+30°С. Подобное изменение с температурой коэффициента управляемости частотой, пропорционального эффективному нелинейному

б

гд:

60 -40 -2(1 0 2 0 40 60

-,-1-,-г—,-1—

I ' I "'—Г

пьезомодулю с!,1к - )

АЕ,

(17)

наблюдалось ранее для продольной моды в кристаллах КИР и ^МНЦЗеО^НгО, но температурная зависимость поляризационного эффекта в исследованных кристаллах выражена на порядки сильнее, чем в кристаллах ЬСв. Обнаруженная сильная зависимость угругих свойств от поля вместе с малым внутренним трением и наличием

кристаллографических ориентаций Ьвв с нулевым ТКЧ для продольных и сдвиговых мод делает кристаллы Ьвв наиболее перспективными средами для управляемых и нелинейных устройств акусто электроники. Позже зависимость упругих свойств Ьвв от поля исследовалась К.С. Александровым с соавторами [12]. Было обнаружено, что скорость сдвиговой моды вдоль направления [100] в ЕЛЗв зависит от поля в большей степени, чем скорости продольных мод, а полученное значение у=ДУ/УДЕ=108х 10"'2ш/У является рекордным для кристаллов с малым затуханием звука. Наблюдаемую сильную зависимость упругих свойств лангасита от электрического поля можно объяснить эффектом деформации решётки кристалла со слоистой и рыхлой структурой. Лангасит, кристалл со сложным кг.ркасом, относится к наиболее рыхлым оксидам с удельным объёмом 20 А3, приходящимся на один атом кислорода.

В акустоэлектронике зависимость упругих свойств от напряженности электрического поля используется при создании резонаторов, фильтров и линий задержки на объемах упругих волнах (ОАВ) и на поверхностных упругих волнах (ПАВ). Изменение времени

задержки управляемой полем линии задержки или изменение фазы фазовращателя на ОАВ или ПАВ определяется соотношением

ё (18)

'о <Ра

До 1986 г два кристалла - ниобат лития (1л!МЬОз) и силикат висмута (В^гвЮго) рассматривались как среды для создания управляемых полем устройств акустоэлектроники Недостатком силиката висмута является большое затухание звука и значительная отрицательная величина всех температурных коэффициентов первого порядка упругих модулей, поэтому у 611281020 отсутствуют сечения с нулевыми температурными коэффициентами скорости распространения и времени задержки ОАВ и ПАВ (ТКС=-1,5х10 4/С°) Кристаллы 1X58, имея коэффициент управления у значительно больший, чем у 1л1ЧЬОз и сравнимый с у В^гвЮго, в силу малого акустического затухания и наличия ориентации с нулевым ТКС являются более предпочтительными для создания управляемых пьезоэлектронных устройств (табл 2)

Таблица 2 Кристаллы для управляемой и нелинейной акустоэлектроники

Показатель LiNb03, B112S1O20 La3Oa5SiOi4

Тип волны L L S L S

Направление распространения ОАВ [001] [110] [210] [010] [100]

Направление поляризации ОАВ Г001] [ПО] [1201 [0101

Направление поля Е ПОО] [1001 [0011 [1001 il 001

у, 10" V/m 5 15 14 8 1011VJ

g, C/m2 4 16 7 5117]

Q2, ÎO'V/J 0,7 80 7 12

ТКЧ, 10 6/°C первого порядка -80 -150 -100 0 0

Затухание, dB/cm GHz2 0,4 4 6 0,5 2

Скорость звука, km/s 7,1 3,3 2,0 5,7 2,4

Плотность кристалла,p(g/cm3) 4,7 9,2 5,7

Диэлектрическая проницаемость, si 1 40 36 19

Эффективность нелинейных взаимодействий акустических волн в акустоэлектронных устройствах определяется нелинейными свойствами пьезоэлектрического кристалла -звукопровода В соответствии с уравнением движения для волны деформации S в пьезоэлектрике во внешнем электрическом поле, при переменном поле имеет место параметрическое взаимодействие упругой волны S с электрическим' полем накачки Е„ При равенстве частоты поля накачки удвоенной частоте упругой волны ш наступает параметрический резонанс, вследствие чего в результате взаимодействия генерируется упругая волна S2 той же частоты со направленная навстречу волне S При определенной мощности сигнала накачки наблюдается усиление волны S Отношение мощностей исходной и обратной волны Pî/Pi, пропорционально эффективности параметрического взаимодействия Q2, определяемой комбинацией, физических параметров кристалла Q2=g2/c2s В таблице 2 приведена оценка параметров g и Q кристаллов LiNb03, B112S1O20 и LajGasSiOu Видно, что кристаллы лангасита являются перспективной средой для реализации нелинейных акустоэлектронных устройств в диапазоне частот выше 100 MHz

В четвёртой главе «Низкочастотные и высокочастотные акустические свойства монокристаллов» изложены результаты исследований решеточного (фонон-фононного)

механизма затухания и затухания, связанного с примесями в кристаллах Дополнительно изучены низкочастотные акустические потери в лангасите и в кристаллах вВЫ области сегнетоэлектрического размытого фазового перехода В работе проведены измерения частотных и ориенташонных зависимостей затухания продольных и поперечных упругих волн частотой 500 - 1700 МГц в ранее неисследованных кристаллах кубической, тетрагональной и тригональной сингонии При обработке экспериментальных результатов в связи с отсутствием характеристик фононного спектра использовался приближенный метод расчета величины затухания Ахиезера

А=у2С Т тсо2/ ри (19)

где у2 - эффективная константа ангармонизма, С - теплоемкость, р - плотность, V- скорость упругих волн, т - время релаксации, пропорциональное времени релаксации тепловых фононов

Как показал эксперимент, во всех исследованных кристаллах анизотропия затухания выражена достаточно сильно В работе сделан вывод об отсутствии связи между анизотропией затухания и анизотропией упругости кристалла В таблице 3 представлены значения нормированного к частоте 1 ГГц затухания продольных I и поперечных быстрых Яг и медленных Бе упругих волн в исследованных кристаллах, а также рассчитанные значения температуры Дебая

Таблица 3, Затухание и температура Дебая исследованных кристаллов

Кристалл Точечная Температура Затухание (дБ/см ГГц2)

группа Дебая То К Тип и направление распространения улруюй

при Т=300К волны

Ь, поХ Ц по Z Б^по X по X

глве 43т 390 9 - 15 20

Са2(Мо04)з тт2 420 2 2 6 8

Са3(У04)2 Зт 465 3 2 - -

Вао48гобНЬ206 4тт 470 25 6 3 8

Ва?НаКЬ50|5 тт2 600 1 8 - - -

ЬазОа58Ю|4 3 2 740 09 1 9 4 3

Данные, полученные на новых кристаллах подтверждают основные положения теории Ахиезера - более высокая температура Дебая соответствует меньшему поглощению звука, усложнение состава кристалла и понижение его симметрии приводит к уменьшению затухания упругих волн Важным результатом является низкое решеточное затухание звука 0 9-4,0 дБ/см ГГц2 в лангасите, кристалле с необычно низкой теплопроводностью 1.7-2,4 Вт/м К, величина которой на порядок ниже теплопроводности кварца и практически не зависит от температуры, что характерно для разупорядоченных структур например стекол

Вторым основным механизмом затухания упругих волн является механизм, связанный с точечными дефектами в кристаллах Известно, что дефекты влияют на затухание косвенно через тепловые фонолы, и непосредственно, определяя релаксационное затухание звука Связанный с точечными дефектами релаксационный механизм затухания имеет место, когда точечный дефект обладает несколькими равновесными положениями в решетке Упругая волна вызывает деформации решетки, и положения точечного дефекта становятся неэквивалентными При этом для упругой волны наблюдается релаксационный пик затухания с максимумом при условии

св = Шоехр(-и/кТ) (20)

где Во - характерная частота, К - энергия активации для движения дефекта

На частотах выше 100 МГц релаксационный механизм затухания как правило маскируется на фоне очень большого из-за высокой частоты звука решеточного затухания

Этот механизм успешно изучался в кварце в диапазоне низких частот20 кГц - 20 МГц (так называемое внутреннее трение) [13]. В этом же диапазоне на кварце, кремнии и германии изучалось косвенное влияние дефектов (примесей). Как правило, введение примеси приводит к неожиданному результату - грязный кристалл имеет меньшее затухание, чем чистый. Это качественно соответствует теории Ахиезера. так как примесь уменьшает время релаксации тепловых фононов, а значит уменьшает затухание звука.

В данной работе изучены акустические потери на частоте 130 кГц и 3 МГц в чистом и легированном алюминием или титаном лангасите. В чистом лангасите обнаружен релаксационный пик при температуре 250 - 300 К в зависимости от частоты. По частотному смещению пика потерь была определена энергия активации, равная 0,35 эв. Легирование кристаллов LGS алюминием или титаном уменьшает время релаксации тепловых фононов, что приводит к понижению суммарного затухания. В эксперименте получено уменьшение внутреннего трения у резонаторов продольных колебаний до 20%, у резонаторов сдвиговых колебаний до 50%.

На рисунке 8а показаны температурные зависимости потерь Q' продольных резонаторов чистого и легированного лангасита. Наблюдается нелинейное изменение потерь в интервале температур 80-300К. Релаксационный пик при 160 К выражен в разной степени у всех резонаторов, однако обшие потери у легированного лангасита меньше.

На рисунке 86 показаны температурные зависимости потерь Q"1 сдвиговых резонаторов чистого и легированного лангасита. Видно, что у резонаторов релаксационный пик Q"'(T) сдвинут в область температур 200-400 К с максимумом при 280 К. Общим для зависимостей Q"'(T) является уменьшение высоты пика у легированных образцов. Относительное изменение частоты у всех резонаторов имело параболическую зависимость с температурой экстремума То . положение которого зависит от состава кристалла. Вблизи температуры 160 К и 280 К наблюдались слабые искажения монотонной зависимости частоты от температуры соответственно продольных и сдвиговых колебаний.

120 1Ю 200 240 280 320 580 «О «1

Температура, (К)

Температура, (К)

Рис.8 Температурная зависимость внутреннего трения в продольных (а) и в сдвиговых (б) резонаторах LGS (1), JLGS:AI (2) и LGS:Ti (3).

Для большинства диэлектрических монокристаллов при температурах выше 100К основными видами взаимодействий, определяющими акустические потери являются фонон-фононное взаимодействие и рассеяние на дефектах. На частотах ниже 100 MHz преобладающим в реальных кристаллах является рассеяние на дефектах. Низкочастотные потери (внутреннее трение) как процесс с одним временем релаксации определяются уравнением Дебая :

Q =ДоО>т/Т(1 + от).

(21)

где а=2лТ -циклическая частота, До-коэффициент, пропорциональный концентрации релаксирующих дефектов Зависимость от температуры времени релаксации т описывается уравнением Аррениуса

где то - постоянная времени релаксации, к - постоянная Больцмана Наблюдаемая в эксперименте частотная зависимость релаксационного пика потерь позволила в предположении одного времени релаксации определить для I_.CS значения и=0,4 эв и то=Т0' 14 с, что близко к значениям, полученным Джонсоном [14] Однако размытая форма наблюдаемых пиков, несоответствующая форме пика Дебая, говорит о том, что релаксация имеет распределение энергий активации Ранее подобные значения и=0,5 эв и То—Ю"®4 с, а также форма пика получены при изучении температурного поведения внутреннего трения в кристалле ниобате бария-натрия ВазКаГчЬчОн, что позволило авторам говорить о кислородных вакансиях как источнике релаксационного пика потерь при 228 К

Чистые (нелегированные) кристаллы лангасита имеют неупорядоченную структуру с дефицитом ионов Са3+ и 814+, возникающим из-за повышенной летучести этих ионов в процессе роста кристаллов Можно полагать, что образующиеся при этом кислородные вакансии в лангасите являются причиной наблюдаемых релаксационных потерь Необходимо отметить, что в кристаллах изоморфных лангаситу - ланганите ЬазСа5^Ьо^014 и лангатате ЬазСа^Тао 5О14 не содержащих кремний, низкочастотные акустические потери на порядок ниже Понижение внутренних потерь в легированных кристаллах лангасита подобно ранее наблюдаемому уменьшению потерь в монокристаллах алюминия с примесью магния и серебра Примесь, имеющая больший атомный радиус (магний) более эффективно понижала высоту максимума потерь, чем серебро - примесь с меньшим атомным радиусом Известно также о влиянии примесей алюминия и титана на высоту пика зависимости <3~'(Т) двуокиси циркония ХЮ2 Обе примеси снижают как максимум пика 0"'(Т), так и общие потери, причем двуокись титана сильнее (до 4 раз) снижает потери Положение пика на температурной шкале при этом не менялось [15]

По-видимому, кристаллы лангасита не являются исключением Кристаллическую решетку лангасита составляют тетраэдры (ва,81)04 Введение в соединение ЬазСа^Юы оксидов Т1О2 и АЬОз способствует заполнению ионами А13+ и И4"1" соответствующих позиций в решетке, предназначенных для ионов Са3+ и в14+, при этом структура кристаллов ЬС8 А1 и Т1 становится упорядоченной и релаксационные потери уменьшаются Для всех материалов внутренние потери при низких температурах падают с уменьшением температуры вследствие уменьшения фонон-фононного взаимодействия На частотах много меньших обратного времени релаксации тепловых фононов Тт, существующие теории предсказывают линейное изменение потерь с частотой

К-теплопроводность, С -теплоемкость, отнесенная к единице объема, Уц -средняя дебаевская скорость звука, g(T) - постоянная материала, зависящая от температуры Наблюдаемое постоянство произведения 0^=1 1013 Гц у высокодобротных толщинно-сдвиговых кварцевых пьезоэлектрических резонаторов подтверждает линейную частотную зависимость О' В данном эксперименте возбуждение сдвиговых резонаторов на третьей механической гармонике с частотой 9 МГц приводило к 3-х кратному уменьшению механической добротности резонаторов

Анализ графика О"1 ("Г) продольных резонаторов показывает, что акустические потери слабо зависят от температуры, особенно у легированного лангасита Внутреннее трение сдвиговых резонаторов изменяется с температурой сильнее, что можно обьяснить большим вкладом в общие потери потерь в поверхностном слое сдвиговых резонаторах Ранее линейный рост внутренних потерь с температурой наблюдался при изучении релаксационных пиков акустических потерь у силленитов ВвдСеОго и В^гвЮго в аналогичном частотно-температурном ишервале (1=80 кГц - 1 МГц, Т=125 - 400 К)

т=г0 ехр(ШкТ)

(22)

0-' = 8(ТНт, где тт=ЗК7С у2в.

о-

(23)

(24)

Двухкратное увеличение внутреннего трения на 'Частоте 25 Гц наблюдалось также в кристаллах Ba2NaNb5OiS в интервале 100 -300 К

Наблюдаемое уменьшение потерь у легированных образцов можно объяснить косвенным влиянием ионов А13+ и Ti4+ на времена релаксации тепловых фононов Ту, должно приводить к уменьшению теплопроводности, а следовательно и потерь Такой результат, когда «грязный» кристалл имеет меньшие потери, чем чистый, находится в качественном соответствии с теорией Ахиезера и ранее наблюдался в работах [1,13] Введение 4% Ge в кристаллы кремния уменьшало в 5 -6 раз затухание поперечных упругих волн с частотой 1 GHz при 80 К по сравнению с затуханием в чистом кремнии В данном эксперименте частота поперечных колебаний значительно меньше и уменьшение потерь от легирования составляет не более 50% Выше 400 К наблюдаемое увеличение акустических потерь можно объяснить влиянием 2-го релаксационного пика с максимумом при 550 К, обнаруженного Джонсоном

Проведенные исследования позволяют понять следующее Чистые кристаллы лангасита -неупорядоченные кислородосодержащие соединения - имеют низкочастотные акустические релаксационные потери, обусловленные кислородными вакансиями Источником внутренних потерь в лангасите являются фонон-фононное взаимодействие, рассеяние на кислородных вакансиях и потери в поверхностной области кристалла, что подтверждается линейной зависимостью потерь от частоты поперечных колебаний и различным характером температурной зависимости потерь от температуры для продольных и поперечных упругих колебаний Легирование лангасита алюминием или титаном подавляет пик релаксационных потерь и уменьшает времена релаксации тепловых фононов, что приводит к уменьшению акустических потерь Кристаллы, изоморфные лангаситу, имеющие упорядоченную структуру с меньшим содержанием галлия и кремния обладают очень низкими акустическими потерями

В пятой главе «Фотоупругость селенида цинка, ниобата баргш-стропция и лантан-гамиевого силиката» представлены данные исследования фотоупругости кристаллов ZnSe, SBN и LGS при комнатной температуре и SBN в области фазового перехода

Ранее было известно, что широкозонный полупроводник селенид цинка ZnSe как потенциальный акустооптический кристалл обладает тремя привлекательными свойствами -очень широкой полосой прозрачности 0,4 -18 микрон, большим показателем преломления 2,66 и низкими продольными и поперечньми скоростями звука Фотоупругие постоянные и акустооптическое качество М2 ZnSe не были известны В работе по методу Диксона-Коэна измерены коэффициенты Мг и рассчитаны фотоупругие постоянные рц для главных направлений в кубическом ZnSe (табл 4)

Методом дифракции света на звуке в режиме Рамана-Ната (методом «розеток») измерены М2 и рассчитаны семь фотоупругих компонент тригонального кристалла LGS К сожалению, фотоупругие постоянные LGS оказались очень малыми, что в сочетании с низким показателем преломления по=1,91 определяет низкую эффективность акустооптического взаимодействия в LGS (табл 4)

Отсутствие эффекта оптической активности в тетрагональном SBN позволяет определить отдельно все фотоупругие постоянные ри Поворот плоскости поляризации излучения в оптически одноосных кристаллах происходит только при дифракции на поперечных акустических фононах, поэтому влияние антисимметричной части фооупругого тензора на величину эффективной ри можно ожидать только для р44, и р66 Вследствие малого двупреломления кристаллов SBN антисимметричная поправка оказывается значительно меньше погрешности определения ри методом брэгтовского рассеяния При определении эффективных ри SBN использовалась геометрия взаимодействия света и звука, рассмотренная в работах по тетрагональным кристаллам гарателлурита ТеОг Значения модулей рц SBN при 20°С приведены в таблице 4 Несмотря на высокое значение показателей преломления Пе=2,28 и по=2,31, акустооптическая добротность МЬ кристалла SBN оказывается сравнимой с добротностью М2 кварца в основном за счет малых значений ри , что позволяет отнести кристаллы SBN-0,4 к среде с умеренным фотон-фононным взаимодействием

Таблица 4 Фотоупругие компоненты и акустооптическая добротность кристаллов

Акустическая волна Оптическая волна М2

Кристалл Направ Поляр Скорость, км/с Направ Поляр Рц 10",8с3/г

001 001 4,06 010 100 Рп= 0,175 32

ZnSe 001 110 2,74 Р12= 0.145 65

п = 2,66 110 110 4,55 Р44= 0,055 2

р = 5 26 г/см' 110 110 001 110 2,74 1,82

SBN 100 100 6,56 010 100 Pi i=0,10 1 05

пс=2,28 100 100 6 56 010 001 Р31=0 16 2,40

по=2,31 100 010 5,16 001 любая Рбб=0.04 0,31

р=5 25 г/см3 100 001 3,49 010 любая Р44=0,05 1,50

100 100 5,77 010 100 Pi 1=0,02 0,015

LGS 100 100 5.77 001 010 Pi2=0,04 0,065

пе=1,89 100 100 5,77 010 001 Р 3i=0.12 0,6

по=1 91 001 001 6,75 010 100 Р 13=0,07 0,12

р =5 74 г/см3 001 001 6,75 010 001 Р зз=0 16 0,68

010 100 2,75 001 ~ Р 66=0,01 0,06

010 -001 3,00 100 010 Р 24=0,03 0,25

Измерения температурных зависимостей интенсивности рассеянного на акустических фононах света проводились на частоте 600 МГц, в интервале 80 - 120°С при поле = 1 кВ/см Исследования выявили сильную температурную зависимость интенсивности света, рассеянного на продольных фононах с q //[100], поляризованного по [001] Интенсивность падает до нуля при Т=80°С и остается равной нулю в интервале 80 - 120°С Относительно резкое (для размытого фазового перехода в SBN) уменьшение интенсивности связано со стремлением к нулю постоянной рз1Е при Т -» Тс снизу Исследования температурных зависимостей интснсивностей света, пропорциональных другим рц , выявили монотонное уменьшение интенсивности на 20-50% от значения при 20 °С (рис 9) Было также обнаружено, что при Т > 60°С сильно увеличивается паразитное рассеяние света на сосуществующих областях сегнето и парафазы Исходя из этого и учитывая возрастание затухания с ростом температуры, можно заключить, что все измеренные рп, кроме рзь в пределах погрешности эксперимента не зависят от температуры в области фазового перехода Для компонент рц пьезоэлектрического кристалла с малой оптической анизотропией можно записать

р,/= р,/+ р/1 = p,jP+rimhmj (25)

где рцр - измеряемая р,, при Р= const , p,jEL - электрооптическая фоюупругость, обусловленная совместным влиянием пьезоэлектрического и электрооптического эффектов гШ1 - линейный электрооптический коэффициент, hmj- пьезоэлектрический коэффициент деформации В SBN линейный электрооптический эффект обладает очень сильной анизотропией гзз= 20 ru, причем г3} на I - 2 порядка больше rim всех известных кристаллов, за исключением ниобата калия -тантала При малых и низкочастотных полях температурное поведение rlm ~Ps,e у сегнето электриков с четким фазовым переходом при Т—>ТС снизу подчиняется закону г ~ (Тс-Т)'"2 Поэтому аномальный рост г при Т —> Тс снизу обусловливает в сегнетоэлектриках с четким переходом и слабым электрооптическим эффектом небольшое увеличение постоянной pL Поскольку в SBN аномалия бз(Т) на частотах выше 20 МГц не наблюдается, то можно принять е3 = const на частотах 600 МГц Следовательно, Г33 должен не возрастать, а падать с Т-э> Тс снизу как спонтанная

поляризация. В силу аномально высокого значения Г33 "электрооптическая" фотоупругость вносит основной вклад в фотоупругость г31Е и уменьшается с температурой как Р$ до тех пор, пока при Тс=80 °С постоянная р31Е оказывается настолько малой, что интенсивность — рз|2 не регистрируется. Строго говоря, постоянная р31Е должна быть отлична от нуля в интервале 80 - 120°С, так как хотя и изменяется на порядок, но не равна нулю. Однако понятно, что наблюдаемое паразитное рассеяние существенно уменьшает значение 1а значит и величину постоянной рзЛ при Т > 60°С.

КГ

X

1\

ы

(г !

Ч.

А? М ЙО «7 '03 ГЛ

Г,-с

Рис.9. Температурные зависимости интенсивностей дифрагированного света 1,1 фотоупругой постоянной рз1 (б) кристалла SBN.

(а) и

Подобная закономерность в поведении фотоупругости обнаружена впервые для сегнстоэлектриков и обусловлена сочетанием аномально высокого электрооптического эффекта и подавлением температурной аномалии диэлектрической проницаемости на высоких частотах.

В шестой главе «Практические применения результатов проведенных исследований» обсуждается использование полученных результатов в акустоэлектронике и акустооптике.

К началу настоящего исследования из большого числа пьезоэлектриков в качестве резонаторов на объёмных акустических волнах (ОАВ) использовались термостабильные кварц и танталат лития. У резонаторов ОАВ, предназначенных для работы в частотных фильтрах, кроме малого ТКЧ, важньми параметрами являются моночастотность и минимально возможная величина динамической индуктивности. Моночастотность -отсутствие паразитных резонансов в спектре колебаний трудно реализуется на тригонапьных кристаллах вследствие их низкой симметрии. В работе показано, что индуктивность резонаторов работающих на продольной моде колебаний вдоль [001] на порядки

меньше индуктивности резонаторов из кварца и танталата лития. Принципиально различное температурное поведение упругих податливостей позволило предложить два различных типа резонаторов. Первый тип - резонатор с очень малой и перестраиваемой с помощью температуры индуктивностью, представляющий собой брусок, удлинённый вдоль полярной оси с металлизированными торцевыми гранями. Размытый фазовый переход, аномально

большой пьезоэффект в направлении полярной оси и сильная зависимость электромеханических параметров продольной моды, обеспечивает сильное и в то же время плавное изменение индуктивности- с температурой Кристаллы SBN являются единственными, где возможно такое управление индуктивностью Вторым типом являются резонаторы, работающие на сдвиговой моде Их резонансная частота слабо зависит от температуры вблизи 20 °С Такие элементы позволяют получить температурно-стабильные резонаторы с малой индуктивностью

Обнаружение ориентации с параболической зависимостью частоты от температуры с экстремумом при Т=20°С у кристаллов лангасита LajGa5SiOi4 осенью 1983 г стало началом интенсивного проведения акустических исследований, а затем и применений в акустоэлектронике кристалла LGS и других кристаллов, изоморфных лангаситу

Первые резонаторы из LGS изгибных (50-123 кГц), продольных (100-130 кГц), контурных (400 - 650 кГц) и толщинно-сдвиговых (3 -20 МГц) колебаний, выполненные на элементах с нулевым ТКЧ, защищенных авторскими свидетельствами, разработаны автором в ОАО «Морион» в 1985-1986 годах Впервые была реализована относительно высокая добротность Q=105 у плоско-выпуклых линз LGS Y/-2° среза с частотой 3 МГц Более сильный пьезоэффект по сравнению с кварцем обеспечил улучшение всех параметров резонаторов LGS (резонансного промежутка и емкостного отношения в 2-3 раза, динамической индуктивности в 6-18 раз) Отсутствие сегнетоэлектрических свойств определило в 3-5 раз меньшее старение резонаторов LGS , чем у резонаторов танталата лития Это позволило создать на основе резонаторов LGS продольных колебаний с частотой 125 - 135 кГц экспериментальные образцы канальных фильтров проводной телефонной связи с лучшими характеристиками и меньшими габаритами, чем у кварцевого фильтра компании Bell Systems

Первые монолитные фильтры на LGS для выделения тактовых частот в цифровых системах передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией разработаны автором и ИНЮхно в Ленинградском отделении НИИ Связи в конце 1985 г Фильтры были выполнены на Y/-20 срезе LGS имели центральную частоту 2,048 МГц с температурной нестабильностью не более минус 200 10"6 в интервале температур от -60 до +80 °С

Первые эксперименты по возбуждению, регистрации и измерению характеристик ПАВ в LGS были выполнены автором в 1984г Было обнаружено, что одно по воротные Х- и Y-срезы LGS обладают высоким значениями коэффициента электромеханической связи (КЭМС) до 0,38% при температурном коэффициенте скорости ПАВ первого порядка от 0 до -35 lO'VC и потерях на распространение ПАВ от 0,5 до 0,8 дБ/мкс Первые устройства на подложках лангасита с использованием ПАВ - фильтры на 36 МГц и линии задержки на 89 МГц были разработаны и изготовлены в 1985-1986 г г на технологической базе Института авиационного приборостроения и НПО «Авангард»

В дальнейшем теоретически и экспериментально было доказано существование у LGS многих ориентаций с достаточно высоким КЭМС, нулевым углом потока энергии, оптимальным параметром анизотропии и нулевым ТКЧ первого порядка Оптимальным для практического использования является повернутый Y/+500 срез при распространении ПАВ в направлении X, составляющим с осью Xi кристалла угол 6= 22-25° Сочетание КЭМС=0,32%, низкой скорости ПАВ 2742 м/с нулевого ТКЧ(1), малого

ТКЧ(2)

=52х10"9/°С2 и

температуры экстремума ТЧХ Т0=40°С позволяет реализовать широкополосные LGS фильтры на ПАВ для систем сотовой связи множественного доступа с кодовым разделением CDMA, имеющие лучшие характеристики и меньшие размеры, чем кварцевые ПАВ-фильтры на ST-срезе

Управляемые ультразвуковые линии задержки, содержащие звукопровод из LiNbOj обладают малой эффективностью управления временем задержки В работе предложена управляемая линия задержки со звукопроводом из молибдата гадолиния, при этом преобразователи и управляющие электроды расположены на гранях звукопровода параллельных кристаллографическим осям YZ и УХ соответственно Для молибдата

гадолиния эффективность управления в 5- 15 раз больше, чем у кварца или ниобата лития Преимуществом предложенной ультразвуковой линии задержки является возможность мгновенного и сильного изменения времени задержки сигнала

Акустооптические модуляторы на LiNbCb, кроме малой дифракционной эффективности, имеют ограниченный диапазон прозрачности от 0,4 до 4,5 микрон Увеличение дифракционной активности и диапазона прозрачности акустического модулятора света достигается использованием кристалла ZnSe, причем направление распространения продольной упругой волны совпадает с одной из главных осей кристалла и с плоскостью поляризации падающего на кристалл излучения С помощью пьезоэлектрического преобразователя в ZnSe создается продольная упругая волна, например, вдоль главной оси кристалла [100] На кристалл падает излучение, плоскость поляризации которого также совпадает с направлением [100] Использование ZnSe в сочетании с определенной геометрией направления звукового пучка и поляризацией падающего излучения позволяет увеличить дифракционную эффективность в 4,5 раза и в 2,5 раза увеличить диапазон прозрачности модулятора Это позволяет использовать предложенное устройство как в видимой части спектра, так и в инфракрасной области

В акустооптических брэгговских дефлекторах для обеспечения существования дифракции в диапазоне частот используется способ синхронного с изменением частоты звука изменения показателей преломления среды дефлектора при помощи внешнего электрического поля Использование LiNbC>3 требует применения очень больших электрических полей 4,7 - 9,6 кВ/см, что обусловлено малым значением электрооптических коэффициентов Полученные результаты по акустооптике SBN и уникально большой электрооптический эффект позволили предложить акустооптическое устройство, содержащее кристалл SBN, ориентированный по осям X, Y и Z, преобразователь сдвиговых упругих волн на гранях XZ и управляющие электроды на гранях XY В устройстве на SBN достигнуто уменьшение корректирующего (модулирующего) поля и мощности сигнала на два порядка по сравнению с 1ЖЬОз

Пьезорезонансные преобразователям температуры, работающие в схемах автогенераторов, обычно выполнены из кварца или ниобата лития Недостатками указанных преобразователей являются их низкая чувствительность и плохая моночастотность Для повышения чувствительности преобразователя и улучшения его моночасготноети предложено использовать пьезоэлектрическую пластину монокристалла BaJVaNbçOu Z-среза. Преобразователь температуры может работать в диапазоне температур от -273°С до +560°С Температурный коэффициент частоты преобразователя температуры в диапазоне температур минус 20°С - +30°С равен 21 5 10"6/град, а в диапазоне температур + 110°С — + 120°С равен 233 10"6/ град Моночастотность преобразователя значительно лучше, так как в силу симметрии кристалла в нём возбуждаются только продольные колебания по толщине Использование кристалла BNN позволяет повысить чувствительность и улучшить моночастотность преобразователя температуры

В работе предложен пьезорезонансный приемник ИК - излучения на основе двух пластин монокристалла Ba2NaNb5Oi5 Z-среза, одна из которых имеет поглощающее покрытие и является собственно приемником излучения, а вторая служит для измерения температуры датчика Поглощенная энергия лучистого потока преобразуется в тепловую, что ведет к нагреванию пьезоэлемента резонатора - датчика Резонатор - датчик и компенсирующий резонатор включены в цепь обратной связи идентичных автогенераторов и определяют частоты колебаний их выходных сигналов Сигналы поступают на смеситель и далее разностная частота, которая является функцией поглощенной мощности излучения - на умножитель и частотомер Вследствие более высокого частотного коэффициента и большего ТКЧ пластина Ba^NaNbsO^ Z-среза имеет абсолютное изменение частоты на градус в 3,85 раза больше, чем кварцевая пластина Y/50 - среза кварца, используемая в ИК - приемниках Достигнуто увеличение интегральной чувствительности приемника до 2 10б Гц / Вт при уменьшении инерционности и улучшении моночастотности приемника

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты и выводы проведенного исследования можно сформулировать следующим образом

1 Разработана и создана экспериментальная установка для исследования акустических и акустооптических свойств оптически прозрачных твердых сред методом брэгговского рассеяния света на звуке, позволяющая регистрировать дифрагированный свет на уровне шумов Предложен способ измерения скорости и затухания упругих волн, основанный на временной селекции, накоплении и измерении нечетных видеоимпульсов

2 Определены упругие податливости, пьезомодули, коэффициенты эл -мех связи кристаллов вВК и ВГШ Обнаружена сильная анизотропия пьезоэффектаи электромеханической связи Показано, что отношение пьезомодулей кристаллов SBN и В^ не соответствует отношению у других кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков, и объясняется сильной анизотропией эффекта электрострикции Впервые сделан вывод, что из трёх типов структур -перовскита, ильменита и тетрагональной калий - вольфрамовой бронзы последнему типу присуща более сильная анизотропия электрострикции, чем структуре перовскита или ильменита.

3 Исследовано поведение упругих податливостей, пьезомодулей, коэффициентов электромеханической связи и механической добротности SBN в области фазового перехода Обнаружено существование пьезоэффекта и спонтанной поляризации при температурах, больших температуры Кюри, что обусловлено сосуществованием сегнето- и парафаз в ниобате бария-стронция

4 Обнаружена резкая анизотропия температурных аномалий низкочастотных упругих параметров вВК Сильные аномалии наблюдаются только для параметров, определяющих скорость и затухание волн вдоль полярной оси Показано, что наблюдаемая анизотропия аномалий низкочастотных упругих свойств обусловлена в конечном счёте анизотропией электрострикции

5 Обнаружены слабые противоположные температурные зависимости упругих податливостей вп и в44 ниобата бария-стронция равные -5-10 и +5-10"6/°С вблизи 20°С, что говорит о возможности существования в этом кристалле кристаллографических ориентаций с нулевой зависимостью скорости упругих колебаний

6 Показано, что характер зависимостей 8ззЕ(Т) и азз (Т) для продольной волны вдоль полярной оси с частотой 2-5*105 Гц в сегнетофазе соответствует выводам теории Дворака Обратное время релаксации продольных фононов т"' и затухание азз в интервале 60 - 80°С хорошо подчиняется зависимости т1 ~ (Тс-Т) и азз ~ (Тс-Т) При Т>80°С поведение т"1 и азз лучше соответствует поведению этих параметров у сегнетоэлектриков с центросимметричной парафазой

7 Исследовано поведение скорости и поглощения высокочастотного звука с волновым вектором, параллельным полярной оси 2, и интенсивности рассеянного на звуке света в вВА' в интервале 20-120°С Скорость и поглощение не имеют сегнетоэлекгрических аномалий в области температуры Кюри, что подтверждает подавление температурной аномалии диэлектрической проницаемости на высоких частотах порядка 10 Гц

8 Обнаружена параболическая зависимость частоты продольных и поперечных упругих колебаний в кристаллах ЬазСа5810н с температурой экстремума вблизи комнатной температуры, что явилось первым экспериментальным доказательством существования в ЬазСачвЮн редкого явления в физике твердого тела - взаимной компенсации положительных и отрицательных температурных коэффициентов модулей упругости кристалла лангасита В изоморфном лангаситу кристалле галлогерманате стронция 8гзСагСе4014 (гегастроне) подобное явление отсутствует

9 Обнаружено отсутствие у кристаллов лангасита аномалий упруго-пьезо-диэлектричеких свойств в широком интервале температур, что свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков-параэлектриков и отсутствии сегнетоэлекгрических свойств

Обнаружена и измерена более высокая временная стабильность упруго-пьезо-диэлектричеких свойств лангасита по сравнению со свойствами сегнетоэлектриков,

10 Изучено влияние поля на изменение пространственного положения плоскости поляризации поперечной упругой волны в танталате лития 1лТаОз что обусловлено эффектом наведенной электрическим полем эллиптической поляризацией упругой волны вследствие зависимости скорости линейно поляризованной поперечной упругой волны от напряжённости электрического поля

11 Обнаружен наибольший для кристаллов с нулевым температурным коэффициентом скорости и низким затуханием звука электроупругий (поляризационный) эффект в лангасите,

-12

порядка 100« 10 м/В, что определяется особенностью лабильной структуры кристалла, деформируемой электрическим полем

12 Исследована анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в диапазоне частот 500 - 1700 МГц в сегнето- и параэлектриках и найдена зависимость между нормированным поглощением и симметрией, структурой и составом кристалла,

13 Обнаружено и изучено малое поглощение низкочастотных и высокочастотных упругих волн в лангасите, обусловленное сложным составом и высокой симметрией кристалла Показано, что внутреннее трение в лангасите носит релаксационный характер, обусловленный кислородными вакансиями Исследовано влияние на упругие и пьезоэлектрические свойства лангасита процесса легирования кристалла ионами алюминия или титана и обнаружено существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле вследствие упорядочения его структуры,

14 Исследовано акустооптическое взаимодействие в кристаллах 2п8е, Вао48гоб№гОб и ЬазСа^йЮн Обнаружено сильное взаимодействие упругих волн и оптического излучения в гп8с Показано, что кубический широкозонный полупроводник селенид цинка в силу сочетания низкой скорости упругих волн 1,7 - 4,0 км/с, высоких значений показателя преломления 2,6 и фотоупругих постоянных 0 175 является эффективной средой акустооптического взаимодействия в широком оптическом диапазоне от 0,4 до 14 микрон,

15 Обнаружено необычное для сегнетоэлектриков поведение фотоупругости кристаллов SBN В области фазового перехода - уменьшение до нуля фотоупругой постоянной р31 при температуре, близкой к температуре Кюри Показано, что подобный эффект определяется вкладом в фотоупругость аномально большого электрооптического эффекта,

пьезоэлектрического эффекта и подавлением температурной аномалии диэлектрической

£

проницаемости на частотах порядка 10 Гц

В результате проведенных комплексных исследований пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств пьезоэлектриков в широком диапазоне частот упругих волн, температур и внешних электрических полей решена важная для практического использования задача в области физики конденсированного состояния - определена группа кристаллов, принадлежащих к семейству лангасита Ьа^Са^НМи, обладающих уникальным сочетанием температурной и временной стабильности упруго-пьезо-диэлектрических параметров, низких акустических потерь, значительной величины электромеханической связи и электроупругого эффекта.

Полученные в работе принципиально важные физические результаты по лангаситу, реализованные в основных типах акустоэлектронных устройств имеют большое практическое значение Они заложили основу становления и развития нового направления в акустоэлектронике - «Исследование и применение монокристаллов семейства чангасита для создания акустоэтектронных устройств сМйбилизации и сечекции частоты радиодиапазона на объемных и поверхностных акустических вош&х»

Выполненные исследования позволили определить направление дальнейшего поиска акустоэлектронных кристаллов с наилучшими свойствами в группе сложных оксидов класса пьезоэлектриков-параэлектриков, изоморфных лангаситу

Прошедшие 20 лет с момента обнаружения в лангасите термостабильных ориентаций и создания первых образцов основных типов акустоэлектронных устройств на лангасите показали, что данное направление стало приоритетным в акустоэлектронике Промышленное производство кристаллов лангасита, ланганита и лангатата, фильтров промежуточной частоты систем сотовой связи и цифрового телевидения, датчиков физических величин на этих кристаллах освоено в ряде стран, а исследования кристаллов семейства лангасита проводятся во многих научных центрах мира

Закономерным результатом дальнейшего развития этого направления явилось получение и исследование в США в 2000-2003 гг лангаситоподобных кристаллов с упорядоченной структурой Ca3NbGa3Si20i4 и Ca3TaGa3Si2Oi4 [16], близких по совокупности свойств к идеальному для акустоэлектроники монокристаллу - сильных пьезоэлектриков с нулевым ТКЧ и акустическими потерями менее 0,5 дБ/мкс ГГц2

В работе показано, что лангасит и изоморфные ему кристаллы являются в настоящее время единственными соединениями, превосходящими высокостабильный и высоко добротный кристаллический кварц - основу современной акустоэлектроники Эти кристаллы обладают уникальным сочетанием необходимых физических свойств для создания акустоэлектронных компонент с наилучшими достижимыми параметрами Такие же стабильные как кварц, но более сильные пьезоэлектрики с низкой скоростью поперечных упругих волн и высокой акустической прозрачностью, не имеющие еегнетоэлектрических или структурных фазовых переходов вплоть до температуры плавления кристаллы несомненно будут основой акустоэлектроники XXI века

Цитированная литература

1 Леыанов В В, С\Ю1енский Г А Гиперзвуковые волны в кристаллах//УФН 1972 Т 108 № 3 -С 465-501

2 Гу-шгч Ю В, Проклов В В, Шкердин Г Н Дифракция света на звуке в твердых телах // УФН 1978 Т 124 № 1 - С 61-71

3 Whatmore R W New polar materials their application to SAW and other devices // J of Cryst Growth 1980 V 48 -p 530-547

4 Зеченка И Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических

волнах - М Мир, 1990 - 584 с

5 Лямов В Е Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн

в кристаллах -М МГУ, 1983 - 224 с

6 Струков Б А, Леванюк А П Физические основы еегнетоэлектрических явлений в кристаллах-М Наука Физматлит.1995 - 304 с

7 Зайцева МП, Кокорин ЮИ, Сандлер ЮМ Нелинейные электромеханические свойства

ацентричных кристаллов-Новосибирск Наука, 1986 - 160с

8 Гринев Б В, Дубовик МФ, То шачев А В Оптические монокристаллы сложных оксидных

соединений -Харьков Институт монокристаллов, 2002 - 250 с

9 Yamada Т Electromechanical properties of oxygen-octahedra ferroelectric crystals // J AppI Phys 1972 V 43 № 10 -p 328-338

10 Бе-шконева E Л, Стефанович СЮ, Пусаревскии ЮВ и dp Уточненные структуры и кристаллохимические закономерности строения и свойств соединений семейства лангасита //Журнал неорганической химии 2000 Т45 №11 -С 1786-1796

11 Mill В V, Pisarevsky Yu V "Langasite-type materials from discovery to present state// Proc 2000 IEEE Inter Frequency Control Symp -p 133-144

12 Alekbandrov К S, Sorokin В P , Turchin P P, Olushkov D A Non-Linear Piezoelectricity in La3Ga5SiO i4 Piezoelectric Single Crystal//Ferroelectric Letters 1992 V 14 -p 115-118

13 Физическая акустика (под редакцией У Мэзона) том 3, ч Б. М -Мир 1968 - 392 с и том 5 -М, Мир, 1973 -332 с

14 Johnson WL, Kim SA, Uda S Acoustic loss in langasite and langamte // Proc IEEE Inter Frequency Control Symp 2003 -p 646-649

15 Механизмы релаксационных явлений в твердых телах (под ред В С Постникова) -М Наука, 1972 - 249 с

16 Chai, ВИТ, Bmtamante ANP, Chou MC A new class of ordered langasite structure compounds//Proc IEEE Inter Frequency Control Symp 2000 -p 163-168

Основное содержание и результаты диссертации отражены в следующих работах Статьи в ведущих рецензируемых журналах

1 Андреев И А , Шапкин В В Электромеханические свойства монокристаллов Ba,Sr, xNb206//Физика твердого тела -1979 Т 21 №5 -С 1576-1578 (0,19 п л /0,1 пл)

2 Андреев И А , Иванов ГА , Кузьминов Ю С Почозков H M Высокочастотные упругие волны в сегнетоэлектрическом BaxSri-iNbîOe//Физика твердого тела -1981 Т 23 №2 - С 628-631 (0,25 п л /0,06 п л )

3 Андреев И А, Ивлева ЛИ Гиперзвук в монокристалле нового сегнетоэлектрика Ca3(V04)2//Физика твердого тела -1981 Т 23 №12 - С 3721-3724 (0,25 п л /0,13 п л )

4 Андреев И А Фотоупругость BaxSri_sNbî06 в области сегнетоэлектрнческого фазового

перехода // Письма в Журнал технической физики -1982 Т 8 №17 - с 1067-1071 (0,31 ti л)

5 Андреев ИА, Кузьминов ЮС, Почозков H M Слабая температурная зависимость упругих податливостей Su и S44 кристалла BajSri-xNbzOí вблизи 20 °С // Журнал технической физики -1983 Т 53 №8 - С 1632-1634 (0,25 п л/0,08 п л )

6 Андреев И А , Дубовик M Ф Новый пьезоэлектрик лангасит L^GasSiOu - материал с

нулевым температурным коэффициентом частоты упругих колебаний // Письма в Журнал технической физики -1984 Т 10 №8 - С 487-491 (0,31 пл/0,16пл)

7 Андреев И А К 20-летию обнаружения термостабильных упругих свойств кристалла

La3Ga5SiOi4 и появления термина "лангасит" // Журнал технической физики -2004 Т 74 №9 - С 1-3 (0,19пл)

8 Андреев И А Акустоэлектронные компоненты и пьезоэлектрические монокристаллы современное состояние и применения//Вопросы оборонной техники 2005 №5/6 - С 3744 (0,52 п л )

9 Андреев И А Влияние электроиндуцированной эллиптической поляризации звука на

акустооптическое взаимодействие в 1дТаОз // Оптический журнал -2005 Т 72 №10 -С 79-81 (0,19 п л )

10 Андреев ИА Поляризационный эффект в кристаллах лангасита // Журнал технической физики -2006 Т 76 №1 -С 124-128 (0,31 пл)

11 Андреев И А Анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в пьезоэлектрических кристаллах // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И Герцена Естественные и точные науки. -2006 март - С 27-43 (1 пл)

12 Андреев И А Монокристаллы семейства лангасита - необычное сочетание свойств для применений в акустоэлектронике // Журнал технической физики. -2006 Т 76 №6 - С 80-86 (0,44 п л )

13 Андреев И А Анизотропия электромеханических свойств пьезоэлектрических кристаллов со структурой вольфрамовой бронзы и лангасита // Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. -2007 №1 (январь) - С 45-52 (0,5 п л )

14 Andreyev IA, Gorokhovatsky YA Electric field influence on elasticity of crystals // Moldavian Journal of Physical Sciences -2007 V6 №1 (январь) -p 79-85 (0,37 п л /0,19пл)

15. Андреев ИА, Ивлева ЛИ Кристаллы для эффективного преобразования и управления лазерным излучением // Оптический журнал -2007 Т 74 №9 (сентябрь) - С 40-44. (0 31 п л /0,16 п л )

Авторские свидетельства на изобретения:

16 Андреев И А, Шапкин В В Устройство для измерения напряженности статических и квазистатических полей //АС № 527675, Бюл "Открытия, изобретения", №33, 1977 г (0,13 п л /0,07 п л )

17 Андреев И А, Шушков АГ, Гальцев АП и др // Авторское свидетельство для служебного пользования № 102249, 1977г (0,13 п л/0,02 п л )

18 Андреев И А , Шапкин В В Управляемая ультразвуковая линия задержки // Авторское свидетельство для служебного пользования № 716498, 1979 г (0,25 п л /0,13 п л )

19 Андреев И А , Шапкин В В Пьезорезонансный преобразователь температуры //№ 777481, бюл "Открытия, изобретения", №41, 1980 г (0,13 п л /0,06 п л )

20 Андреев И А , Иванов Г И, Вечичко И А , Мечьников Б В Акустический модулятор света на продольных упругих волнах // Авторское свидетельство для служебного пользования № 795231, 1980 г (0,31 п л /0,08 п л )

21 Андреев ИА, Кузьмшов ЮС, Камеристый ЭЮ, Полозков НМ Пьезорезонансный датчик излучения // Авторское свидетельство для служебного пользования № 807768, 1980г (038 п л/0,1 п л)

22 Андреев ИА, Кузьмшов ЮС, Почозков НМ Акустооптическое устройство с электрической коррекцией угла Брэгга // Авторское свидетельство для служебного пользования № 814093, 1980 г (0,44 п л /0,15 п л)

23 Андреев И А , Вечичко И А Способ измерения скорости и затухания упругих волн //АС № 879413, Бюл ' Открытия, изобретения", 1981 г №41, -С 247-250 (0,26 п л /0,1 Зп л)

24 Андреев И А, Величко И А Установка для изменения скорости и затухания упругих волн // Авторское свидетельство для служебного пользования № 878021, 1981 г (0,44 пл /0,22 п л)

25 Андреев И А , Шапкин В В, Дубовик М Ф Пьезоэлектрический преобразователь //АС № 947933, Бюл "Открытия, изобретения", 1982 г, №28, -С 245-246 (0,13 п л /0,04 п л)

26Андреев ИА, Шапкин ВВ, Собочев ГН Пьезоэлектрический резонатор // Авторское свидетельство для служебного пользования № 943789, 1982 г (0,13 п л /0,04 п л )

21 Андреев ИА, Дубовик МФ Пьезоэлектрический элемент (его варианты) // Авторское свидетельство для служебного пользования № 1222170, 1985 г (0,13 п л / 0,06 п л )

28 Андреев И А, Дубовик М Ф Пьезоэлектрический контурно-сдвиговый элемент // Авторское свидетельство для служебного пользования № 1230317, 1985 г (0,13 п л/0,06 п л)

29 Андреев И А , Дубовик М Ф, Рассветаев В Л // Авторское свидетельство для служебного пользования № 258111, 1987 г (0,13 п л /0,04 п л)

30 Андреев И А , Дубовик МФ, Рассветаев ВИН Авторское свидетельство для служебного пользования. № 258101, 1987 г (0,13 п л /0,04 п л)

31 Андреев И А , Дубовик МФ Пьезоэлемент толщино-сдвиговых колебаний // Авторское свидетельство для служебного пользования№ 1373278, 1987 г (0,13 п л /0,06 п л)

32 Андреев И А , Дубовик М Ф Пьезоэлемент с колебаниями сдвига по контуру // Авторское свидетельство для служебного пользования № 1382368, 1987 г (0,13 п л /0,06 п л )

33 Дубовик МФ, Андреев И А , Коришкова ТИ и др Пьезоэлектрический материал //АС

№ 1506951, Бюл "Открытия, изобретения " 1989 г №45 - С 177-178 (0,13 п л /0,02 п л) Статьи в научных сборниках:

34 Андреев И А , Шапкин В В Температурная зависимость скорости и затухания объемных упругих волн в молибдате гадолиния // В кн Сегнетоэлектрики Сб науч трудов -Ленинград, 1978 - С 81-85 (0,31 п л/0,16 п л)

35 Андреев И А , Ивлева ЛИ Скорость и затухание ВЧ фононов в новом сегнетоэлектрике Са3(У04)2 // В кн Сегнетоэлектрики Сб науч трудов -Минск, 1983 - С 141-150 (0,62 п л/0,31 п л )

Материалы Всесоюзных и Международных конференций и симпозиумов:

36 Андреев И А , Иванов Г А , Вечичко И А , Мельников Б В Акустооптические свойства ZnSe //Материалы для оптоэлектроники Всесоюзная конф -Ужгород, 1980 -С 153-154 (0,13 п л /0,03 п л)

37 Андреев И А , Иванов ГА , Кузьминов ЮС, Полозков НМ Акустооптические свойства BaxSri-xNbjOí // Материалы для оптоэлектроники Всесоюзная конф -Ужгород, 1980 - С 173-174 (0,13 п л /0,03 п л )

38 Андреев И А Акустическая элекгрогирация в кристаллах LiTaOj // Одиннадцатая Всесоюзная конф по акустоэлектранике и квантовой акустике -Душанбе, 1981 часть I -С 191-192 (0,13 п л)

39 Андреев И А, Кузьминов ЮС, Почозков НМ Акустические и пьезоэлектрические войства BdxSri-xNbiOs // Одиннадцатая Всесоюзная конф по акустоэлектронике и квантовой акустике -Душанбе 1981, часть II - С 237-238 (0,13 п л /0,03пл)

40 Андреев И А, Клудзин ВВ, Дубовик МФ Электромеханические и акустооптические свойства лангасита // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов Вторая Всесоюзная конф - Москва, 1984 ч2 -С 267 (0,06п л /0,02 п л)

41 Андреев И А , Кузьминов Ю С, Полозков Н М Поверхностные акустические волны в ниобате бария-стронция // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов Вторая Всесоюзная конф - Москва, 1984 ч2 -С 334 (0,06 п л /0,02 п л)

42 Андреев И А, Дубовик М Ф Сильное электроакустическое взаимодействие в кристаллах лангасита // Тринадцатая Всесоюзная конф по акустоэлектронике и квантовой акустике -Киев, 1986 ч 2 - С 143-144 (0,13 п л /0,06пл)

43 Андреев И А , Дубовик М Ф Лангасит - перспективный кристалл для термостабильных устройств на ОАВ и ПАВ // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектриков Третья Всесоюз конф -Москва, 1987 - С 143 (0,06 п л /0,02 п л )

44, Андреев И А, Дубовик М Ф Модифицированный лангасит - основа низкочастотных устройств пьезоэлектроники // Четырнадцатая Всесоюзная конф по акустоэлектронике и квантовой акустики -Кишинев, 1989 ч 2 - С 67-68 (0,13 п л /0.07пл)

45 Андреев И А, Дубовик МФ Основные параметры ВЧ устройств на ОАВ и ПАВ из лангасита // Четырнадцатая Всесоюзная конф по акустоэлектронике и квантовой акустики - Кишинев, 1989 ч 2 - С69-70 (0,13 п л /0,07пл)

46Dubovik MF, Andreev lA.Shmaly YS Langasite (LajGasSiOjí), an optical Piezoelectric Growth and Properties // Proc IEEE Inter Freq Control Symp - Boston, 1994 V 48 - p 4347 (0,31 п л /0,10 п л)

Al, Andreyev I A, Ivleva L I ZnSe and Саз(\Ю4)2 as nonlinear crystals for the efficient laser radiation conversion and control // Proc 2-nd Inter Conf on Physics of Laser Crystals - Yalta, September 25-30, 2005 - OC8 (0,06 п л /0,03 rui)

48 Andreyev 1A, Gorokhovatiky Y A The influence of dc electric field on sound velocities in litium tantalate and langasite crystals // Proc 4-th Inter Symp on Optical Materials - Prague June 26-30, 2006, - p 90 (0,06 п л /0,03 п л )

49 Andreyev IA Gorokhovatsky Y A Electro-elastic effect m litium tantalate and langasite crystals // Proc 3-rd Inter Conf on materials science and condensed matter physics, - Chisinau, October 3-6, 2006, - p 72 (0,06 п л /0,03 п л)

50 Андреев И A, Гороховатский Ю А Влияние электрического поля на упругие свойства кристаллов танталата лития и лангасита // Третья Международная конф по физике кристаллов «Кристаллофизика 21-го века» - Черноголовка 20-26 ноября 2006 - С 390392 (0,19пл /0,1 пл)

Автореферат кандидатской диссертации

51 Андреев И А Пьезоэлектрические, акустические и акустооптические свойства монокристаллов ниобата бария-стронция //Автореферат дисс канд физ -мат наук Л ЛГПИ 1983г 21 с (1,31 пл)

Подписано в печать 21 11 07. Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная. Объем 2 0 уел печ Тираж 100 экз Заказ №338

Типография РГПУ им А И Герцена 191186 С-Петербург,наб р Мойки,48

Введение

Глава 1. Фонон-фононное и фотон-фононное взаимодействия в диэлектриках

1Л. Механизмы фонон-фононного взаимодействия в диэлектриках. Влияние точечных дефектов

1.2. Фотоупругость ацентричных кристаллов. Фотоупругость сегнетоэлектриков в области фазового перехода

1.3. Термостабильные пьезоэлектрические кристаллы для акусто-электроники на объёмных и поверхностных акустических волнах

1.4. Выводы обзора и постановка задачи исследования

Глава 2. Методики эксперимента, измерительные установки и исследуемые образцы

2.1. Методики исследования пьезоэлектрических и низкочастотных упругих свойств кристаллов

2.2. Методика исследования фотоупругих и высокочастотных упругих свойств кристаллов (метод брэгговского рассеяния света на звуке)

2.3. Общая блок-схема установки брэгговского рассеяния и её оптическая, акустическая и измерительная части

2.4. Исследуемые образцы кристаллов, преобразователи гиперзвука и эталоны ниобата лития

Глава 3. Влияние температуры и постоянного электрического поля на пьезоэлектрические и упругие свойства монокристаллов

3.1. Диэлектрические, пьезоэлектрические и упругие свойства кристаллов ниобата бария-натрия, ниобата бария-стронция и лантан-галлиевого силиката при комнатной температуре

3.1.1. Анизотропия электромеханических и упругих свойств кристаллов Ba2NaNbsOi5 и Bao,4Sro,6Nb

3.1.2. Монокристаллы лангасита La3Ga5SiOi

3.1.3. Обсуждение экспериментальных результатов

3.2. Упругие и электромеханические параметров кристалла ниобата бария-стронция в области фазового перехода

3.2.1. Температурные зависимости упругих и электромеханических параметров, связанных с продольной модой, распространяющейся вдоль полярной оси

3.2.2. Температурные зависимости упругих и электромеханических параметров мод, определяемых податливостями Sn и S

3.2.3. Обсуждение экспериментальных результатов

3.3. Температурная зависимость диэлектрических и упругих свойств лангасита. Обнаружение кристаллографических ориентаций с нулевым ТКЧ упругих колебаний в лангасите

3.4. Влияние внешнего электрического поля на упругие свойства кристаллов 125 3.4.1. Индуцированная электрическим полем эллиптическая поляризация поперечных упругих волн в танталате лития

3.4.2. Электроупругий (поляризационный) эффект в кристаллах лангасита

3.5. Выводы

Глава 4. Низкочастотные и высокочастотные акустические свойства монокристаллов

4.1. Акустические потери в чистых и легированных кристаллах лангасита

4.2. Высокочастотные акустические свойства кристаллов ниобата бария-стронция и ортованадата кальция

4.2.1. Анизотропия и дисперсия скорости и затухания высокочастотных упругих волн в ниобате бария-стронция

4.2.2. Анизотропия и дисперсия скорости и поглощения продольного гиперзвука в ортованадате кальция Саз(У04)г

4.3. Упругие свойства селенида цинка и анизотропия затухания упругих волн в молибдате гадолиния

4.4. Влияние температуры Дебая, симметрии и состава кристалла на высокочастотное поглощение упругих волн

4.5. Выводы

Глава 5. Фотоупругость селенида цинка, ниобата бария-стронция и лантан-галлиевого силиката

5.1. Фотоупругие компоненты и акустооптическая добротность кристаллов ZnSe, LGS и SBN при комнатной температуре

5.2. Анизотропия температурных аномалий фотоупругого эффекта в кристаллах SBN в области фазового перехода

5.3. Влияние внешнего электрического поля на геометрию акустооптического взаимодействия в кристаллах SBN

5.4. Выводы

Глава 6. Практические применения результатов проведённых исследований

6.1. Пьезоэлектрические резонаторы продольных колебаний на кристаллах SBN и акустоэлектронные устройства на кристаллах LGS

6.2. Управляемая электрическим полем ультразвуковая линия задержки на кристалле молибдата гадолиния

6.3. Акустооптические устройства на кристаллах селенида цинка и ниобата бария-стронция

6.4. Пьезорезонансный преобразователь температуры и приемник ИК-излучения на кристалле ниобата бария-натрия

В последние 40 лет важными и развивающимися областями физики твердого тела являются акустоэлектроника и акустооптика, изучающие возбуждение и распространение упругих волн высоких и сверхвысоких частот в твердом теле, а также взаимодействие упругих волн с когерентным оптическим излучением. При распространении в твердом теле упругих волн с длиной волны до долей микрона значительную роль играют эффекты фонон-фононного и фотон-фононного взаимодействия [1,2].

С ростом частоты упругих волн увеличивается их поглощение в твердом теле, причем наименьшее удельное поглощение наблюдается в монокристаллах. Поэтому прогресс в развитии акустоэлектроники в основном определяется появлением новых пьезоэлектрических монокристаллов с малым поглощением упругих волн и сильной электромеханической связью, имеющих особые кристаллографические ориентации с нулевым температурным коэффициентом частоты (ТКЧ) упругих колебаний или скорости объемных (ОАВ) и поверхностных акустических волн (ПАВ) в области 20 °С.

Термостабильный и высокодобротный кристаллический кварц с 1935 г. по настоящее время остается основой пьезоэлектроники, однако он является слабым пьезоэлектриком, что стимулирует поиск новых термостабильных сильных пьезоэлектриков [3].

В 1966 - 1981 годах были открыты и исследованы три пьезоэлектрических'монокристалла: с сильной электромеханической связью и нулевым ТКЧ: танталат лития 1ЛТаОз, фосфат алюминия (берлинит) AIPO4, и тетраборат лития Li2B407. Однако по совокупности физических свойств эти кристаллы значительно уступают кристаллическому кварцу и не могут служить основой акустоэлектронных устройств стабилизации и селекции частоты в радиоэлектронных и оптических системах связи [4].

Изучение нелинейных свойств кристаллов имеет важное значение /при: исследовании структурных фазовых переходов и создании устройств с управляемыми, параметрами; [5]. В окрестности фазового' перехода кристаллическая решетка лабильна^ наблюдается сильный ангармонизм фонон-фононного и фотон-фононного взаимодействий [6] L Нелинейный, пьезоэффект изучен на ограниченном; числе кристаллов, причем ни один известный к 1986 г. кристалл не сочетал в себе термостабильные упругие свойства,, низкие потери и< достаточный для практического применения нелинейный пьезоэффект [7]. •

Поэтому поиск физических- особенностей пьезоэлектриков, определяющих свойства высокодобротных монокристаллов с термостабильными; упруго-пьезо-диэлектрическимими параметрами, сильными электромеханической1 связью и электроупругим эффектом является важной проблемой прикладной физики.

С 1977 по 1983 г. внимание автора было обращено, на- монокристаллы кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков? молибдата гадолиния

Gd2(MoC>4)3, кристалла ванадата кальция Ca3(V04)2, синтезированного впервые в 1981 г. в лаборатории Ю.С. Кузьминова (ИОФАН), кристаллов со структурой калий-вольфрамовой бронзы - ниобата бария-натрия Ba2NaNbsOi5 и ниобата бария-стронция BaxSrixNb206, обладающего уникальным сочетанием электрооптических, пироэлектрических и фоторефракционных свойств.

В 1983 г. были начаты исследования неизвестного ранее монокристалла сложного окисла лантан - галлиевого силиката La3Ga5SiOi4, синтезированного впервые в мире Б.В. Миллем (МГУ) с целью использования предполагаемой оптической нелинейности кристалла для управления частотой излучения твердотельных лазеров. Высокое качество и большие размеры кристаллов дангасита, LGS (эти название и аббревиатура для кристаллов лантан-галлиевого силиката введены автором диссертации в 1983 г.), выращенных М.Ф.Дубовиком в НПО Монокристаллов, позволили автору диссертации получить принципиально важные результаты и выполнить разработки аку сто электронных устройств на кристаллах лангасита на несколько лет раньше коллег в России и за рубежом.

Целью исследования является установление характерных особенностей пьезоэлектрических монокристаллов, определяющих низкие акустические потери, температурную и временную стабильность упруго-пьезо-диэлектрических параметров, значительную величину электромеханической связи и электроупругого эффекта.

Для достижения этой цели было необходимо провести комплексные исследования диэлектрических, пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств неисследованных ранее пьезоэлектрических монокристаллов различной симметрии, структуры и состава в широком диапазоне частот упругих волн, температур и электрических полей и решить следующие задачи:

1. Разработать методику и установку для исследования акустических и акустооптических свойств оптически прозрачных твердых сред методом брэгговского рассеяния света на звуке, позволяющую регистрировать дифрагированный свет на уровне шумов,

2. Исследовать анизотропию и дисперсию пьезоэлектрических и акустических свойств пьезоэлектрических монокристаллов Сс^СМоО^з, Ca3(V04)2 Ba2NaNb5015, Bao^Sr^NbiOe и La3Ga5SiO,4.

3. Исследовать анизотропию фотоупругости и акустооптических свойств кристаллов ZnSe, Bao,4Sro,6Nb206 и LaaGasSiOn.

4. Изучить влияние температуры и внешнего электрического поля на акустические, пьезоэлектрические и акустооптические свойства кристаллов. 1

В работе использовались следующие методики:

1) измерение пьезоэлектрических и низкочастотных упругих свойств методом пьезоэлектрического резонанса в диапазоне частот 0,1 - 20 МГц.

2) измерение высокочастотных упругих параметров методом эхо - импульса в диапазоне частот 200 МГц - 1 ГГц.

3) измерение высокочастотных упругих и акустооптических свойств методом дифракции лазерного излучения на упругих волнах с частотой 500 МГц -2 ГГц в режиме Брэгга.

Научная новизна работы. В отличие от проведенных ранее исследований акустических и пьезоэлектрических свойств кристаллов, не решивших фундаментальную проблему связи их структуры и состава с существованием термостабильных упруго-пьезо-диэлектрических свойств и проблему нахождения сильного, акустически прозрачного пьезоэлектрика с термостабильными и управляемыми свойствами, проведеные в настоящей работе комплексные исследования пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств малоизученных параэлектриков и сегнетоэлектриков с разными точечными группами, структурами, составом позволили установить ряд характерных особенностей, определяющих существование названных свойств.

Широкий диапазон экспериментальных условий и применение точных методов измерений позволили впервые:

1) исследовать анизотропию диэлектрических, пьезоэлектрических, упругих и электромеханических параметров кристаллов Ba2NaNb50i5, Ba04Sr06Nb2O6 и La3Ga5SiOi4, определяемую особенностью структуры тетрагональной калий - вольфрамовой бронзы и тригонального кальций -галлогерманата; и

2) исследовать нелинейное изменение с температурой упругости, пьезоэффекта, внутренних упругих потерь кристалла Bao4Sro6Nb2C>6 в области размытого сегнетоэлектрического фазового перехода;

3) наблюдать релаксационный характер анизотропии температурных аномалий упругих параметров Bao4Sro6Nb2C>6 обусловленной анизотропией электрострикции;

4) обнаружить слабые противоположные температурные зависимости упругих податливостей Sn и S44 Ba04Sr06Nb2O6 равные-5 •10"5/°С и +5-10"6/°С вблизи 20°С, определяющие возможность существования в кристалле кристаллографических ориентаций с нулевой зависимостью скорости упругой волны от температуры вблизи 20 °С;

5) обнаружить и изучить параболическую зависимость частоты продольных и поперечных упругих колебаний в кристаллах La3Ga5SiOi4 с температурой экстремума вблизи комнатной температуры, что явилось первым экспериментальным доказательством существования в La3Ga5SiOi4 редкого явления в физике твердого тела - взаимной компенсации положительных и отрицательных температурных коэффициентов модулей упругости кристалла лангасита;

6) обнаружить отсутствие у кристаллов лангасита аномалий упруго-пьезо-диэлектричеких свойств в широком интервале температур, что свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков-параэлектриков и отсутствии сегнетоэлектрических свойств;

7) обнаружить и измерить более высокую временную стабильность упруго-пьезо-диэлектричеких свойств кристаллов лангасита по сравнению со свойствами сегнетоэлектриков;

8) обнаружить и изучить влияние внешнего электрического поля на изменение пространственного положения плоскости поляризации поперечной упругой волны в танталате лития ЫТаОз, обусловленное эффектом наведённой электрическим полем эллиптической поляризацией упругой волны вследствие зависимости скорости линейно поляризованной поперечной упругой волны от напряжённости электрического поля;

9) обнаружить и измерить наибольший для кристаллов с нулевым температурным коэффициентом скорости и низким затуханием звука

-12 электроупругий (поляризационный) эффект в лангасите, порядка 100-10" м/В, определяемый особенностью лабильной структуры кристалла, деформируемой электрическим полем;

10) исследовать анизотропию и дисперсию скорости и поглощения упругих волн в диапазоне частот 500 - 1700 МГц в сегнетоэлектриках и параэлектриках и найти зависимость между нормированным поглощением и симметрией, структурой и составом кристалла;

11) обнаружить и изучить малое поглощение низкочастотных и высокочастотных упругих волн в лангасите, обусловленное сложным составом и высокой симметрией кристалла;

12) исследовать влияние на упругие и пьезоэлектрические свойства лангасита процесса легирования кристалла ионами алюминия или титана и обнаружить существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле вследствие упорядочения его структуры;

13) исследовать акустооптическое взаимодействие в кристаллах ZnSe, Bao4Sro6Nb2C>6 и LasGasSiOu, измерить фотоупругие постоянные этих кристаллов и обнаружить высокую эффективность взаимодействия в селениде цинка;

14) обнаружить аномальное для всех известных кристаллов уменьшение до нуля фотоупругой постоянной р3< | ниобата бария-стронция в области фазового перехода, обусловленное влиянием аномально высокого значения электрооптического коэффициента Г33,. изменяющегося с температурой как спонтанная поляризация Ps

На защиту выносятся следующие основные положения: 1. Сильная анизотропия электрострикции ниобата бария-стронция, вызываемая искажением структуры тетрагональной калий-вольфрамовой бронзы определяет значительную анизотропию пьезоэффекта и коэффициента электромеханической * связи и характер зависимости от температуры акустических параметров в области фазового перехода. 2: В кристалле ниобате бария-стронция температурное поведение фотоупругости, измеряемой в постоянном электрическом поле, определяется в области фазового перехода поведением спонтанной поляризации. В силу аномально? высокого значения электрооптического коэффициента г33 "электрооптическая" фотоупругость, обусловленная совместным влиянием электрооптического и пьезоэлектрического эффектов вносит основной вклад в эффективную фотоупругую постоянную рз1Е и уменьшается с температурой как спонтанная поляризация до тех пор, пока при температуре Кюри Е фотоупругая постоянная p3i оказывается пренебрежимо малой.

3. В монокристаллах лантан - галлиевого силиката (лангасита) существуют кристаллографические ориентации, для которых скорости продольных и поперечных упругих волн не зависят от температуры вблизи комнатной температуры, что связано с взаимной компенсацией температурных коэффициентов упругих модулей.

4. Введение в кристаллы лангасита модифицирующих ионов А13+ или Ti4+ -ионов с меньшим радиусом, чем радиус иона галлия, частично замещающих ионы галлия в кристаллах лангасита с алюминием в октаэдрических позициях на 11% ив тетраэдрических позициях на 3%, а в кристаллах лангасита с титаном в октаэдрических позициях на 28% и в тетраэдрических позициях на 5%, уменьшает неупорядоченность его структуры, обусловленную статистическим распределением в кристаллической решётке ионов Ga3+ и Si4+. Это определяет существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле.

5. Среди кристаллов с термостабильными упругими свойствами и слабым поглощением упругих волн кристаллы лангасита обладают наибольшей зависимостью упругих модулей от величины электрического поля, порядка 100 10"12 м/В, что определяется особенностью кристаллического строения лангасита - наличием каналов, параллельных тригональной оси и заселенных наиболее крупными катионами, смещаемыми электрическим полем.

6. Монотонное изменение с температурой упруго-пьезо-диэлектрических параметров лангасита в широком интервале температур свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков- параэлектриков. Отсутствие сегнетоэлектрических свойств определяет в три-пять раз более высокую температурную и временную стабильности упруго-пьезо-диэлектрических параметров лангасита по сравнению со свойствами сегнетоэлектриков.

7. В исследованных кристаллах разной симметрии и состава анизотропия затухания упругих волн выражена достаточно сильно, но связь между анизотропией затухания и анизотропией скорости звука отсутствует. В кристаллах с высокой температуры Дебая, более сложным составом и более низкой симметрией наблюдается уменьшение величины акустического затухания. Лангасит - тригональный кристалл с 2.3 'r-h{f, атомами в элементарной ячейке и температурой Дебая 740 К имеет наименьшее нормированное затухание звука 0,9 - 4 дБ/ см -ГГц2.

Основные положения, выдвигаемые на защиту, опубликованы в следующих работах:

1. Андреев И.А., Шапкин В.В. Электромеханические свойства монокристаллов BaxSri.xNb206 // Физика твёрдого тела. -1979. Т. 21. №5. - С. 1576-1578.

2. Андреев И.А., Иванов Г.А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Высокочастотные упругие волны в сегнетоэлектрическом BaxSri.xNb206 // Физика твёрдого тела. -1981. Т. 23. №2. - С. 628-631.

3. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Гиперзвук в монокристалле нового сегнетоэлектрика Ca3(V04)2 // Физика твёрдого тела. -1981. Т. 23. №12. -С. 3721-3724.

4. Андреев И.А. Фотоупругость BaxSri.xNb206 в области сегнето-электрического фазового перехода // Письма в Журнал технической физики. -1982. Т. 8. №17. - С. 1067-1071.

5. Андреев И.А., Кузъмшов Ю.С., Полозков Н.М. Слабая температурная зависимость упругих податливостей Sn и S44 кристалла BaxSrixNb206 вблизи 20 °С // Журнал технической физики. -1983. Т. 53. №8. - С. 16321634.

6. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Новый пьезоэлектрик лангасит LasGasSiOn -материал с нулевым температурным коэффициентом частоты упругих колебаний // Письма в Журнал технической физики. -1984. Т. 10. №8. - С. 487-491.

7. Андреев И.А. К 20-летию обнаружения термостабильных упругих свойств кристалла ЬазGasSЮн и появления термина "лангасит" // Журнал технической физики. -2004. Т. 74. №9. - С. 1-3.

8. Андреев И.А. Акустоэлектронные компоненты и пьезоэлектрические монокристаллы: современное состояние и применения // Вопросы оборонной техники. 2005. №5/6. - С. 37-44.

9. Андреев И.А. Влияние электроиндуцированной эллиптической поляризации звука на акустооптическое взаимодействие в LiTa03 // Оптический журнал. -2005. Т. 72. №10. - С. 79-81.

10. Андреев И.А. Поляризационный эффект в кристаллах лангасита // Журнал технической физики. -2006. Т. 76. №1. - С. 124-128.

11. Андреев И.А. Анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в пьезоэлектрических кристаллах // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена. Естественные и точные науки. -2006. март. - С. 27-43.

12. Андреев И.А. Монокристаллы семейства лангасита - необычное сочетание свойств для применений в акустоэлектронике // Журнал технической физики. -2006. Т. 76. №6. - С. 80-86.

13. Андреев И. А. Анизотропия электромеханических свойств пьезоэлектрических кристаллов со структурой вольфрамовой бронзы и лангасита // Известия ВУЗов. Радиоэлектроника. -2007. №1 - С. 45-52.

14. Andreyev LA., Gorokhovatsky Y.A. Electric field influence on elasticity of crystals //Moldavian J. ofPhys. Sciences. -2007. V.6. №1 (январь). - p. 79-85.

15. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Кристаллы для эффективного преобразования и управления лазерным излучением // Оптический журнал. -2007. Т. 74. №9 . - С.40-44.

16. Андреев И.А., Шапкин В.В. Устройство для измерения напряженности статических и квазистатических полей // А.С. № 527675, Бюл."Открытия, изобретения", №33, 1977 г.

17. Андреев И.А., Шушков А.Г., Галъцев А.П. и др. II Авторское свидетельство № 102249, 1977 г.

18. Андреев И.А., Шапкин В.В. Управляемая ультразвуковая линия задержки // Авторское свидетельство № 716498, 1979 г.

19 .Андреев И.А., Шапкин В.В. Пьезорезонансный преобразователь температуры //№ 777481, бюл."Открытия, изобретения", №41, 1980 г.

Ю.Андреев И.А., Иванов Г.И., Величко И.А., Мельников Б.В. Акустический модулятор света на продольных упругих волнах // Авторское свидетельство № 795231, 1980 г.

21 .Андреев И.А., Кузъминов Ю.С., Камеристый Э.Ю., Полозков Н.М. Пьезорезонансный датчик излучения // Авторское свидетельство № 807768, 1980 г.

22. Андреев И. А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустооптическое устройство с электрической коррекцией угла Брэгга // Авторское свидетельство № 814093, 1980 г.

23.Андреев И.А., Величко И.А. Способ измерения скорости и затухания упругих волн // А.С. № 879413, Бюл. "Открытия, изобретения", 1981 г. №41, -С.247-250.

24.Андреев И.А., Величко И.А. Установка для изменения скорости и затухания упругих волн // Авторское свидетельство № 878021, 1981 г.

25. Андреев И.А., Шапкин В.В., Дубовик М.Ф. Пьезоэлектрический преобразователь // А.С. № 947933, Бюл. "Открытия, изобретения", 1982 г., №28, -С. 245-246.

26.Андреев И.А., Шапкин В.В., Соболев Т.Н. Пьезоэлектрический резонатор // Авторское свидетельство № 943789, 1982 г.

П.Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлектрический элемент (его варианты) // Авторское свидетельство № 1222170, 1985 г.

28.Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлектрический контурно-сдвиговый элемент//Авторское свидетельство № 1230317, 1985 г.

29.Андреев И.А., Дубовик М.Ф., Рассветаев B.JI. II Авторское свидетельство №258111, 1987 г.

30.Андреев И.А., Дубовик М.Ф., Рассветаев B.JJ. II Авторское свидетельство №258101, 1987 г.

31 .Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлемент толщино-сдвиговых колебаний //Авторское свидетельство № 1373278, 1987 г.

Ъ2.Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлемент с колебаниями сдвига по контуру//Авторское свидетельство № 1382368, 1987 г.

33.Дубовик М.Ф., Андреев И.А., Коршикова Т.И. и др. Пьезоэлектрический материал // А. С. № 1506951, Бюл."Открытия, изобретения." 1989 г. №45. -С. 177-178.

34. Андреев И.А., Шапкин В.В. Температурная зависимость скорости и затухания объемных упругих волн в молибдате гадолиния. // В кн: Сегнетоэлектрики. Сб. науч. трудов. -JL, 1978. - С.81-85.

35. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Скорость и затухание ВЧ фононов в новом сегнетоэлектрике Саз(УОд)2 // В кн: Сегнетоэлектрики. Сб. науч. трудов. -Минск, 1983.-С. 141-150.

35. Андреев И.А., Ивлева Л.И Скорость и затухание ВЧ фононов в новом сегнетоэлектрике Саз(У04)г // В кн: Сегнетоэлектрики. Сб. науч. трудов. -Минск, 1983.-С. 141-150.

36. Андреев И.А., Иванов Г.А., Величко И.А., Мельников Б.В. Акустооптические свойства ZnSe // Материалы для оптоэлектроники. Всесоюзная. конф.-Ужгород, 1980. -С. 153-154.

37. Андреев И. А., Иванов Г. А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустооптические свойства BaxSrixNb206 // Материалы для оптоэлектроники. Всесоюзная конф. -Ужгород, 1980. - С. 173-174.

38. Андреев И.А. Акустическая электрогирация в кристаллах ЫТаОз Н Одиннадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. -Душанбе, 1981. часть I. -С. 191-192.

39. Андреев И.А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустические и пьезоэлектрические войства BaxSrixNb206 // Одиннадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. -Душанбе. 1981, часть II. - С. 237-238.

40. Андреев И.А., Клудзин В.В., Дубовик М.Ф. Электромеханические и акустооптические свойства лангасита // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов. Вторая Всесоюзная конф. - Москва, 1984. ч.2. -С. 267.

41. Андреев И.А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Поверхностные акустические волны в ниобате бария-стронция // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов. Вторая Всесоюзная конф. - Москва, 1984. ч.2. - С. 334.

42. Андреев И. А., Дубовик М.Ф. Сильное электроакустическое взаимодействие в кристаллах лангасита // Тринадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. -Киев, 1986. ч. 2. - С. 143-144.

43. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Лангасит - перспективный кристалл для термостабильных устройств на ОАВ и ПАВ // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектриков. Третья Всесоюз. конф. - Москва, 1987. - С. 143.

44. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Модифицированный лангасит - основа низкочастотных устройств пьезоэлектроники // Четырнадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустики. -Кишинев, 1989. ч. 2. - С.67-68.

45. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Основные параметры ВЧ устройств на ОАВ и ПАВ из лангасита // Четырнадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустики. - Кишинев, 1989. ч. 2. - С.69-70.

4e.Diibovik M.F., Andreev I.A.,Shmaly Y.S. Langasite (La3Ga5SiOu), an optical Piezoelectric. Growth and Properties // Proc. IEEE Inter. Freq. Control Symp. -Boston, 1994. V. 48. - p.43-47.

47.Andreyev I.A., Ivleva L. I. ZnSe and Са3(У04)г as nonlinear crystals for the efficient laser radiation conversion and control // Proc. 2-nd Inter. Conf. on Physics of Laser Crystals. - Yalta, September 25-30, 2005. - OC8.

48. Andreyev I.A., Gorokhovatsky Y.A. The influence of dc electric field on sound velocities in litium tantalate and langasite crystals // Proc. 4-th Inter. Symp. on Optical Materials. - Prague, June 26-30, 2006, - p. 90.

49. Andreyev I.A., Gorokhovatsky Y.A. Electro-elastic effect in litium tantalate and langasite crystals // Proc. 3-rd Inter. Conf. on materials science and condensed matter physics, - Chisinau, October 3-6, 2006, - p. 72.

50. Андреев И.А., Гороховатский Ю.А. Влияние электрического поля на упругие свойства кристаллов танталата лития и лангасита // Третья Международная конф. по физике кристаллов «Кристаллофизика 21-го века».- Черноголовка. 20-26 ноября 2006. - С. 390-392.

51. Андреев И.А. Пьезоэлектрические, акустические и акустооптические свойства монокристаллов ниобата бария-стронция //Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук. JI. ЛГПИ. 1983г. 21с.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, (пять глав содержат оригинальные результаты), заключения, списка цитируемой литературы, включающего 264 наименования и 4-х приложений-документов, подтверждающих мировой приоритет обнаружения термостабильных" свойств лангасита. Диссертация изложена на 257 страницах, содержит 25 таблиц и 61 рисунок.

Основные результаты и выводы проведенного исследования можно сформулировать следующим образом:

1. Разработана и создана экспериментальная установка для исследования акустических и акустооптических свойств оптически прозрачных твёрдых сред методом брэгговского рассеяния света на звуке, позволяющая регистрировать дифрагированный свет на уровне шумов. Предложен способ измерения скорости и затухания упругих волн, основанный на временной селекции, накоплении и измерении нечётных видеоимпульсов.

2. Определены упругие податливости, пьезомодули, коэффициенты эл.-мех. связи кристаллов SBN и BNN. Обнаружена сильная анизотропия пьезоэффекта и электромеханической связи. Показано, что отношение пьезомодулей кристаллов SBN и BNN не соответствует отношению у других кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков, и объясняется сильной анизотропией эффекта электрострикции. Впервые сделан вывод, что из трёх типов структур - перовскита, ильменита и тетрагональной калий - вольфрамовой бронзы последнему типу присуща более сильная анизотропия электрострикции, чем структуре перовскита или ильменита.

3. Исследовано поведение упругих податливостей, пьезомодулей, коэффициентов электромеханической связи и механической добротности SBN в области фазового перехода. Обнаружено существование пьезоэффекта и спонтанной поляризации при температурах, больших температуры Кюри, что обусловлено сосуществованием сегнето - и парафаз в кристаллах SBN.

4. Обнаружена резкая анизотропия температурных аномалий низкочастотных упругих параметров SBN. Сильные аномалии наблюдаются только для параметров, определяющих скорость и затухание волн вдоль полярной оси. Показано, что наблюдаемая анизотропия аномалий низкочастотных упругих свойств обусловлена в конечном счёте анизотропией электрострикции.

5. Обнаружены слабые противоположные температурные зависимости упругих податливостей Sn и S44 ниобата бария-стронция равные -5*10"5 и +5*10"6/°С вблизи 20°С, что говорит о возможности существования в этом кристалле ориентаций с нулевой зависимостью скорости упругих колебаний.

6. Показано, что характер зависимостей S33E(T) и а33 (Т) для продольной волны вдоль полярной оси с частотой I- 5'105 Гц в сегнетофазе соответствует выводам теории Дворака. Обратное время релаксации продольных фононов т'1 и затухание а33 в интервале 60 - 80°С подчиняется зависимости т'1 ~ (Тс-Т) и а33 ~ (Тс-Т). При Т>80°С поведение т"1 и а33 соответствует поведению этих параметров у сегнетоэлектриков с центросимметричной парафазой.

7. Исследовано поведение скорости и поглощения высокочастотного звука с волновым вектором, параллельным полярной оси Z, и интенсивности рассеянного на звуке света в SBN в интервале 20-120°С. Скорость и поглощение не имеют сегнетоэлектрических аномалий в области температуры Кюри, что подтверждает подавление температурной аномалии диэлектрической проницаемости на высоких частотах порядка 10 8 Гц.

8. Обнаружена параболическая зависимость частоты продольных и поперечных упругих колебаний в кристаллах La3Ga5SiOi4 с температурой экстремума вблизи комнатной температуры, что явилось первым экспериментальным доказательством существования в La3Ga5SiOi4 редкого явления в физике твердого тела - взаимной компенсации положительных и отрицательных температурных коэффициентов модулей упругости кристалла лангасита. В изоморфном лангаситу кристалле галлогерманате стронция Sr3Ga2Ge40i4 (гегастроне) подобное явление отсутствует.

9. Обнаружено отсутствие у кристаллов лангасита аномалий упруго-пьезо-диэлектричеких свойств в широком интервале температур, что свидетельствует о принадлежности лангасита к классу пьезоэлектриков-параэлектриков и отсутствии сегнетоэлектрических свойств. Обнаружена и измерена более высокая временная стабильность упруго-пьезо-диэлектричеких свойств лангасита по сравнению с сегнетоэлектриками.

10. Изучено влияние поля на изменение пространственного положения плоскости поляризации поперечной упругой волны в танталате лития LiTa03. что обусловлено эффектом наведённой электрическим полем эллиптической поляризацией упругой волны вследствие зависимости скорости линейно поляризованной поперечной упругой волны от напряжённости электрического поля.

11. Обнаружен наибольший для кристаллов с нулевым температурным коэффициентом скорости и низким затуханием звука электроупругий

12 поляризационный) эффект в лангасите, порядка 100-10"" м/В, что определяется особенностью лабильной структуры кристалла, деформируемой электрическим полем.

12. Исследована анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в диапазоне частот 500 - 1700 МГц в сегнето- и параэлектриках и найдена зависимость между нормированным поглощением и симметрией, структурой и составом кристалла.

13. Обнаружено и изучено малое поглощение низкочастотных и высокочастотных упругих волн в лангасите, обусловленное сложным составом и высокой симметрией кристалла. Показано, что внутреннее трение в лангасите носит релаксационный характер, обусловленный кислородными вакансиями. Исследовано влияние на упругие и пьезоэлектрические свойства лангасита процесса легирования кристалла ионами алюминия или титана и обнаружено существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле вследствие упорядочения его структуры.

14. Исследовано акустооптическое взаимодействие в кристаллах ZnSe, Ba04Sr06Nb2O6 и La3Ga5SiOi4. Обнаружено сильное взаимодействие упругих волн и оптического излучения в ZnSe. Показано, что кубический широкозонный полупроводник селенид цинка в силу сочетания низкой скорости упругих волн 1,7 - 4,0 км/с, высоких значений показателя преломления 2,6 и фотоупругих постоянных 0,175 является эффективной средой акустооптического взаимодействия в широком оптическом диапазоне от 0,4 до 14 микрон.

15. Обнаружено необычное для сегнетоэлектриков поведение фотоупругости кристаллов SBN в области фазового перехода - уменьшение до нуля фотоупругой постоянной рз1 при температуре, близкой к температуре Кюри.

Показано, что подобный эффект определяется* вкладом в фотоупругость аномально большого электрооптического эффекта, пьезоэлектрического эффекта- и подавлением температурной аномалии диэлектрической проницаемости на частотах порядка 108 Гц.

В результате проведённых комплексных исследований пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств пьезоэлектриков в широком диапазоне частот упругих волн, температур и. внешних электрических полей решена важная для практического использования» задача в области физики конденсированного состояния*— определена группа кристаллов, принадлежащих к семейству лангасита- LasGa^SiOu, обладающих уникальным сочетанием температурной и временной стабильности упруго-пьезо-диэлектрических параметров, низких акустических потерь, значительной величины электромеханической связи и электроупругого эффекта.

Полученные в работе принципиально важные физические результаты по лангаситу, реализованные в основных типах акустоэлектронных устройств имеют большое практическое значение. Они заложили основу; становления и развития нового направления в акустоэлектронике - «Исследование и применение монокристаллов семейства лангасита для создания акустоэлектронных устройств стабилизации и селекции частоты радиодиапазона на объёмных и поверхностных акустических волнах».

Выполненные исследования- позволили определить. направление дальнейшего поиска акустоэлектронных кристаллов с наилучшими свойствами в группе сложных оксидов класса пьезоэлектриков-параэлектриков, изоморфных лангаситу.

Прошедшие 20'лет с момента^ обнаружения в лангасите термостабильных ориентаций И'создания первых образцов основных типов акустоэлектронных устройств на1 лангасите показали, что данное направление стало приоритетным в акустоэлектронике. Промышленное производство кристаллов лангасита, ланганита и лапгатата, фильтров промежуточной частоты систем сотовой связи и цифрового телевидения; датчиков физических величин на этих кристаллах освоено в ряде стран, а исследования кристаллов семейства лангасита проводятся во многих научных центрах.

Закономерным результатом дальнейшего развития этого направления явилось получение и исследование в США в 2000-2003 гг. лангаситоподобных кристаллов с упорядоченной структурой Ca3NbGa3Si20i4 и Ca3TaGa3Si2Oi4 [258], близких по совокупности свойства идеальному для акустоэлектроники монокристаллу - сильных пьезоэлекч триков с нулевым ТКЧ и акустическими потерями менее 0,5 дБ/мкс -ГГц2.

В работе показано, что лангасит и изоморфные ему кристаллы являются в настоящее время единственными соединениями, превосходящими высокостабильный, и высоко добротный кристаллический кварц - основу современной акустоэлектроники. Эти кристаллы обладают уникальным сочетанием необходимых физических свойств для создания акустоэлектронных компонент с наилучшими достижимыми параметрами. Такие же стабильные как кварц, но более сильные пьезоэлектрики с низкой скоростью поперечных упругих волн и высокой акустической прозрачностью, не имеющие сегнетоэлектрических или структурных фазовых переходов вплоть до температуры плавления кристаллы несомненно будут основой акустоэлектроники XXI века.

Определяющий вклад в создание и исследование этой уникальной группы кристаллов внесли Б. В.Милль, М.Ф. Дубовик, И.М. Сильвестрова, Ю.В. Писаревский, Г.Д. Мансфельд и другие учёные.

В последние годы развиваются следующие направления в разработке LGS и изоморфных ему материалов:

1. Получение свободных от макродефектов монокристаллов LGS диаметром 7,5-10 см [259] для изготовления устройств на поверхностных волнах с частотой до 2 ГГц по групповой технологии.

2. Получение кристаллических ориентированных пленок LGS, LGN и LGT толщиной до 8 микрон методом жидко фазной эпитаксии на подложках -шпинели [260] для создания тонкопленочных СВЧ-резонаторов и фильтров на объемных волнах в диапазоне частот 2-10 ГГц.

3. Получение монокристаллов с упорядоченной структурой Ca3NbGa3Si20i4 и Ca3TaGa3Si20i4 [261, 262] - сложных оксидных соединений с малым содержанием галлия, имеющих нулевой ТКЧ первого порядка, максимальную акустическую добротность (Q-f = 5"1013Гц), высокий коэффициент связи до 0,5% и повторяемость параметров.

4. Уточнение структуры и установление кристаллохимических закономерностей между строением и свойствами соединений семейства лангасита [263]. Общий подход первоначально сформулировал Уатмор [3] для поиска новых «полярных» материалов, способных заменить кварц и ниобат лития в устройствах ОАВ и ПАВ. Однако связь между особенностью структуры кристаллов и существованием температурных коэффициентов упругих модулей разного знака пока не установлена. у= Q х К2 х (Д/У/Л Т)"1

Ca3N bG a3S i2Oj A Ca3TaGa3 S izOj 4 x-Si02

La3Ga3SiO)4 + A1 Lafea" "та^оД

L-a3Ga3Si014 + Ti J-a3Ga3SiO|4 7 basitiog aipo4

LiTa03

1921 1966

1976

1983

1993

2002

Рис. 61. Временная динамика появления пьезоэлектрических кристаллов с лучшими характеристиками [264].

Автор считает своим долгом выразить глубокую благодарность всем специалистам Санкт-Петербурга, Москвы и Харькова, кто помогал ему на протяжении долгого времени в исследовании физических свойств новых пьезоэлектриков, так нужных современной электронике. Результат этой помощи - реальное появление в акустоэлектронике первого отечественного соединения - удивительного кристалла лангасита.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Леманов В.В., Смоленский Г.А. Гиперзвуковые волны в кристаллах //УФН. 1972. Т. 108. № 3. С. 465-501.

2. Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Шкердин Г.Н. Дифракция света на звуке в твердых телах//УФН. 1978. Т. 124. № 1. С. 61-71.

3. Whatmore R.W. New polar materials: their application to SAW and other devices // J. of Cryst. Growth. 1980. V.48. p.530-547.

4. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах.- М.: Мир, 1990. 584 с.

5. Лямов В.Е. Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн в кристаллах. -М.: МГУ, 1983. 224 с.

6. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах.- М.: Наука. Физматлит, 1995. 304 с.

7. Зайцева М.П., Кокорин Ю.И., Сандлер Ю.М. Нелинейные электромеханические свойства ацентричных кристаллов.-Новосибирск: Наука, 1986. 160 с.

8. Гринев Б.В., Дубовик М.Ф., Толмачев А.В. Оптические монокристаллысложных оксидных соединений. -Харьков: Институт монокристаллов,2002.-250 с.

9. Физическая акустика (под ред. У. Мэзона). том 5, М.: Мир, 1973. - 332 с.

10. Механизмы релаксационных явлений в твердых телах, (под ред. B.C.

11. Постникова). -М.: Наука, 1972.- 249 с.

12. Физическая акустика (под ред. У. Мэзона). том 3, ч.Б, М.: -Мир, 1968, -392 с.

13. Труэлл Р.,Элъбаум Ч, Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твёрдоготела. М.: Мир, 1972.- 335 с.

14. Такер Дж., Рэмптон В. Гиперзвук в физике твердого тела / Под ред. Михайлова И.Г., ШутиловаВ.А. /, пер. с англ. М.: Мир, 1975. 453 с.

15. Авдонин В.Я., Семенов Б. В., Смирнов А. А., Тихонов В.В. Затухание упругих волн по механизму Ахиезера в кубических кристаллах // ФТТ. -1972. Т. 14.-С. 877-883.

16. Лесин М.С. Постников B.C., Рембеза С.И., Ярославцев H.JI. Упругие постоянные и затухание упругих волн в СаР // ФТТ. — 1976. Т. 18. С. 2824-3825.

17. Логачев Ю.А, Мойжес Б. Я. К теории поглощения звука по Ахиезеру //

18. ФТТ. 1974. Т.16. - С. 2219-2223.

19. Логачев Ю.А. Ангармонические эффекты в кристаллах: Автореферат дисс. доктор, физ.-мат. наук. JI. ЛПИ , 1977. 32 с.

20. Indu B.D., Cairona R.P. Phonon conduction and relaxation times // Phys. Stat.

21. Sol. (b).- 1980. V. 100.-k. 119-123.

22. Логачев Ю.А, Юрьев М.С. Фонон-фононное рассеяние и решеточная теплопроводность при высоких температурах // ФТТ. 1972. Т. 14. - С. 3336-3343.

23. Логачев Ю. А., Васильев Л.Н. Температурная зависимость теплопроводности при высоких температурах // ФТТ. 1973. Т. 15, - С. 1612-1614.

24. Логачев Ю. А., Мойжес Б. Я. Поглощение звука в диэлектриках при любых ш // ФТТ. 1973. Т. 15. - С. 2888-2894.

25. Pomerantz М., Crossman S., Коо J. Temperature Dependence of Attenuation of 3- and 9 GHz Ultrasound in Rutile (Ti02) // Phys. Rev. 1973. V. 8. -P. 5828-5836.

26. Илисавский С.В., Кулакова Л.А. Решеточное поглощение ультразвука по данным оптико-акустического рассеяния // ФТТ. 1973. Т. 15. - С. 286288; Влияние температуры на решеточное поглощение звука в CdS // ФТТ.- 1974. Т. 16. - С. 3417-3420.

27. Кулакова Л.А. Исследование акустоэлектронных взаимодействий в сульфиде кадмия методой рассеяния света на звуке: Автореферат дисс. канд. физ.-мат. наук. J1. ЛГУ. 1977. 26 с.

28. Илисавский Ю.В. Экспериментальные исследования акустоэлектронного взаимодействия в пьезоэлектрических кристаллах: Автореферат дисс. доктор, физ.-мат. наук. J1. ФТИ АН СССР. 1978. 34 с.

29. Иванов С.Н., Мансфельд Г.Д., Хазанов Г.Н. Поглощение ультразвука решеткой антимонида индия при 77 К // ФГТ. 1973. Т. 15. - С. 317-318;

30. Поглощение ультразвуковых волн в кристаллах антимонида индия // ФГТ. 1973. Т.15. - С. 2972-2975.

31. Григорьев М.А., Зайцев Б. Д., Пылаева Г. И., Шевчик В.Н. Затухание продольных упругих волн в кристаллах топаза и рубина // ФГТ. 1973. Т. 15.-С. 1398-1400.

32. Григорьев М.А., Зайцев БД., Пылаева Г.И. Затухание упругих продольныхволн в рубине на частоте 36,5 ГГц//ФГТ. 1975. Т. 17,-С. 1595-1597.

33. Григорьев М.А., Зайцев Б.Д., Пылаева Т.И. и др. Затухание упругих волн вшпинели и ниобате лития на частоте 36,5 ГГц // ФГТ. 1976. Т. 18. - С. 2307-2310.

34. Григорьев М.А., Зайцев БД, Зайцева Н.Г. и др. Затухание упругих волн начастоте 9,4 ГГц в алюмомагниевой шпинели с различным соотношением окислов//ФТТ.- 1976. Т.18. С. 2421-2423.

35. Nava R., Veechi М. P., Romero J. et al Akhiezer Damping and the Thermal

36. Conductivity of Pure and Impure Dielectrics // Phys. Rev. B. 1976. V. 14. -P. 800-807.

37. Ахметов С.А., Гагизова Г.А., Иванов С.Н. и др. Затухание ультразвука влегированных кристаллах алюмоиттриевого граната и алюмомагниевой шпинели // ФТТ. 1977. Т. 19. - С. 308-309.

38. Ахмеджанов Ф.Р., Леманов В.В., Насыров А.И. и др. Затухание упругихволн в кристаллах NaCl с примесью марганца // Письма ЖТФ. 1978. Т. 4.-С. 1075-1076.

39. Леманов В.В., Петров А.В., Ахмеджанов Ф.Р. и др. Затухание упругих волн в кристаллах с примесями // ФТТ. 1979. Т. 21. - С. 3671-3676.

40. Сшъвестрова И. М., Писаревский Ю.В., Сысоев Л.А. и др. Поглощение гиперзвука в кристаллах системы ZnS-MgS // Тез. докл. Одиннадцатая Всесоюз. науч. конф. ВКАЭКА. Душанбе. 1981. Ч. 2. - С. 192- 193.

41. Смоленский Г.А., Бокий В.А., Исупов В.А. и др. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Л.: Наука. 1971. 456 с.

42. Мэзон У., Терстон Р. Физическая акустика, том 6. М. Мир. 1973, гл.2.

43. Мэзон У., Терсгон Р. Физическая акустика, том 7. М.: Мир.1974, гл.2.

44. Смоленский Г.А., Исупов В.А., Ктиторов С.А. и др. Состояние физики сегнетоэлектричества // Изв. ВУЗов. «Физика». 1979. №1. - С. 5-39.

45. Струков Б.А., Минаева К.А., Телешевский В.И. и др. Критические аномалии скорости ультразвука в монокристаллах триглицинсульфата // Изв. АН СССР. сер. физическая. 1975. Т. 39. - С. 758-761.

46. Струков Б.А., Кханна С,К, Минаева К. А., Варикаш В.М. Критические аномалии скорости и поглощения ультразвука в кристаллах три-глицинселената // ФГТ. 1976. Т.18.- С.1180 - 1182.

47. Струков Б.А., Кханна С.К., Минаева К.А. О характере аномалий скоростии поглощения УЗ в крисгаллах триглицинсудьфага и триглицинселената // ФГТ. 1976. Т. 18.- С. 3318 - 3327.

48. Струков Б.А., Минаева К.А., Кханна С.К Исследование анизотропии и критических аномалий скорости и поглощения УЗ в одноосных сегнетоэлектриках акустооптическим методом // Изв. АН СССР. сер. физ. 1977. Т. 41. - С. 685 - 691.

49. Кханна С.К. Исследование критических аномалий скорости и поглощения

50. УЗ в одноосных сегнетоэлектриках методом оптического гетероди-нирования. Автореферат кандидатской диссертации МГУ,М., 1976. 24 с.

51. Мирзоахметов Х.М., Хромова Н.Н., Шутилов В.А. и др. Температурная зависимость скорости и поглощения ультразвука в области фазового перехода в кристаллах ТГС, легированных переходными металлами // ФТТ. 1981 Т. 23. - С. 685 - 689.

52. Майщик Е.П., Струков Б.А., Моня В.Г. Критические аномалии скорости иsпоглощения ультразвука в кристаллах Pb5GeOn // ФТТ. 1975. Т. 17. - С. 3683-3685.

53. Майщик Е.П., Струков Б.А., Синяков Е.В. и др. Акустическая релаксация вкристаллах Pb5GeOn вблизи сегнетоэлектрического фазового перехода // ФТТ. 1977. Т. 19. - С. 335-339.

54. Струков Б.А., Синяков Е.В., Майщик Е.П. и др. Ультразвуковая релаксация, размытие фазового перехода и некоторые физическиесвойства кристаллов германата свинца и твердых растворов на его основе // Изв. АН СССР, сер. физ. 1977. Т. 41. - С.692-699.

55. Авакянц Л.П., Киселев Д.Ф., Никулин Б.И. Акустическая релаксация при фазовом переходе в PbsGeOn на гиперзвуковых частотах // ФТТ. 1978.1. Т. 20. С.590 - 592.

56. Акимов С.В., Моня В.Г., Исследования Pb5GeOnB области фазового перехода методом дифракции света ультразвуке // ФТТ. — 1979. Т. 21. -С. 2531 -2533.

57. Авакянц Л.П., Киселев Д.Ф. Упругость и фотоупругость LiTa03 при сегнетоэлектрическом фазовом переходе // ФТТ. 1978. Т. 20. - С. 611 -613.

58. Анистратов А.Т., Мартынов Б.Г., Шабанов Л.А., Рез И.С. Упругие свойства и фотоупругость дигидроарсената цезия в окрестности фазового перехода// ФТТ. 1979. Т. 21. - С. 1354 - 1361.

59. Александров КС., Крупный А.И., Зиненко В.И., Безносиков Б.В. Упругие свойства CsPbCl3 // Кристаллография. 1972. Т. 17. - С. 596 -598.

60. Александров К.С., Анистратов А.Т., Крупный А.И. и др. Рентгеновские,оптические и ультразвуковые исследования фазовых переходов // ФТТ. -1975. Т. 17.-С. 1354- 1361.

61. Kawashima Я., Tatsuzaki I. Ultrasonic Study of the Polarisation Relaxation in

62. Rochelle Salt // J. Phys. Soc. Jap. 1977. V. 42. - P. 564 - 567.

63. Maeda M. Ikeda Т. Elastic Properties of Rochelle Salt -Ammonium Rochelle

64. Salt Mixed Crystals // J. Phys. Soc. Jap. 1978. V. 45. - P. 162 - 167.

65. Воробьев В.В., Кулешов А.А., Чарная Е.В. и др. Акустоионное взаимодействие в кристаллах иодата лития, выращенных при различных условиях // ФТТ. 1989. Т. 31. № 10. - С. 33-38.

66. Воробьев В.В., Чарная Е.В. Акустические исследования твердых суперионных пьезоэлектриков и суперионных стекол с литиевой проводимостью // Электрохимия. 1990. Т. 26. № 11.- С. 1365-1372.

67. Воробьев В.В., Чарная Е.В. Анизотропия ионного транспорта и механизмы акустоионного взаимодействия в кристаллах а-1ЛЮз // ФТТ. 1991. Т. 33. № 5. - С. 1455-1461.

68. Воробьев В.В. Локшин Е.П., Чарная Е.В. Акустические свойства и электропроводность кристаллов a;-LiI03, выращенных при специальных условиях // ФТТ. 1992. Т. 34. № 3. - С. 894-897.

69. Charnaya E.V. Ionic mobility in ferroelectric and piezoelectric crystals // Ferroelectrics. 1994. V. 155. № 2. - P. 141-146.

70. Чарная Е.В. Акустические исследования ферроэластическогофазового перехода в кристалле LiCsS04 // ФТТ. 2001. Т. 43. № 4. - С. 701-706.

71. Tien С., Charnaya Е. V., Plotnikov P.G. et al. Resonance ultrasound attenuationin the doped CeF3 superionic crystal // Phys. Rev.B. 2002. V. 65. № 13. - P. 134-136.

72. Пирозерский А.Л., Чарная E.B. Особенности затухания ультразвука в кристалле 1л10з Н Акустический журнал. 2006. Т. 52. №1. — С.87-90.

73. НайДж. Физические свойства кристаллов. М., ИЛ, 1960, 388 с.

74. Фабелинский И.Л. Молекулярное рассеяние света. М., Наука, 1965. 334 с.

75. Борн М., Вулъф Э. Основы оптики. М., Наука, 1973. 431 с.

76. Сонин А. С., Василевская А. С. Электрооптические кристаллы. М.: Атомиздат, 1971.-285с.

77. Сиротин Ю.И., Шаскольская М.П. Основы кристаллофизики.- М.: Наука,1975.- 680 с.

78. Nelson D.F., New symmetry for acousto-optic scattering // Phys. Rev. Lett.1970. v. 24. -P. 379-383; Theory of the photoelastic interaction // Phys. Rev.B. 1973, V.3. - P. 2778-2794.

79. Nelson D.F., Lasay P.D. Measurement of the rotational contribution to the Brilliouin scattering // Phys. Rev. Lett. 1970. v. 25. - P. 1187-1191.

80. Nelson D.F., Lax N. Linear and nonlinear electrodynamics in elastic anisotropic dielectrics //Phys. Rev.B, 1971, v.4, pp. 3694-3731.

81. Качалов O.B. К вопросу о правилах отбора при рассеянии Манделыитама

82. Бриллюэна в кристаллах//Письма в ЖЭТФ.-1971. Т. 13, С.109-112.

83. Авакянц Л.П., Киселев Д. Ф., Щитов Н.Н. Фотоупругость 1ЛЫв03 // ФТТ.1976. Т. 18. № 6. С. 1547-1551, Фотоупругие постоянные LiTa03 // ФТТ. - 1976. Т. 18. № 7. - С. 2129-2130.

84. Sapriel J. Vacher R. Photoelastic tensor components of GckCMoO^ // J. Appl.

85. Phys.- 1977. v. 48. P. 1191-1194.

86. Dixon R. V. Acoustic diffraction of light in anisotropic media // IEEE J. Qantum

87. Electron.-1967.V.3.- P. 85-93.

88. Леманов В.В. Шакин О.В. Особенности рассеяния света на гиперзвуковыхволнах в одноосных кристаллах // Письма в ЖЭТФ.-1971. Т.13, С.549-553; Рассеяние света на упругих волнах в одноосных кристаллах // ФТТ. 1972. Т. 14. № 2. - С. 229-236.

89. Wemple S.H., Didomenico М. Theory of the elasto-optic effect in nonmetallic crystals // Phys. Rev.B, -1970. V.l. -P. 193-202.

90. Brody E.M., Cummins H.Z. Elasto-optic anomaly in KH2P04 // Phys. Rev.Lett. -1969. V.23.-P. 1039-1041.

91. Cohen M.G., Didomenico M, Wemple S.H. Influence of critical polarization fluctuation on the photoelastic behavior of BaTi03 // Phys. Rev.B. -1970. V. 1. .p. 4334-4336.

92. Tada K., Kikuchi K. Elasto-optic effect in BaTi03 // Jap.J. Appl. Phys.- 1980. V. 19. P. 1311-1315.

93. Медвалиев У.М, Сандлер Ю.М, Сериков В.И. и др. Поведение некоторыхфотоупругих постоянных в кристаллах КН2РО4 в окрестности фазового перехода // ФТТ. 1977. Т. 19. - С. 900-902.

94. Мартынов В.Г., Александров К.С., Анистратов А.Т. Измерение упругооптического эффекта в сегнетоэлектриках методом дифракции света на ультразвуке // ФТТ. 1973. Т. 15. - С. 2922-2926.

95. Есаян С. X., Лайхтман Б.Д., Леманов В.В. Упругие и фотоупругие свойства кристаллов молибдата гадолиния вблизи фазового перехода // ЖЭТФ. 1975. Т. 68. - С. 689-697.

96. Есаян С. X. Акустооптические исследования в сегнетоэлектриках. Автореферат кандидатской диссертации. ФТИ АН СССР, Д. 1975. 24 с.

97. Cady W. The Piezo-Electric Rezonator // The American Physical Society.1921.v. XY1L. № 4. P. 531.

98. Кэди У. Пьезоэлектричество и его практическое применение. -М.: ИЛ,1949.718 с.

99. Гуляев Ю.В., Багдасарян А.С. Фильтры на поверхностных акустическихволнах: состояние и перспективы развития // Радиотехника. 2003. №8. -С. 15-25.

100. Гуляев Ю.В., Мансфелъд ГД Резонаторы и фильтры сверхвысоких частотна объёмных акустических волнах: современное состояние и тенденции развития // Радиотехника. 2003. №8. - С. 42-54.

101. Гуляев Ю.В., Хикернел Ф.С. Акустоэлектроника: история, современное состояние и новые идеи для новой эры // Акустический журнал. 2005. Т. 51.№1.-С. 101-110.

102. Гуляев Ю.В. Акустоэлектроника (исторический обзор). // УФН. 2005. Т. 175. №8. - С. 887-895.

103. Аксёнов С.Г., Гуляев Ю.В., Котелянский И.М., Мансфельд Г.Д. Некоторые тенденции развития акустоэлектроники СВЧ // УФН. 2005. Т. 175. №8. - С. 895-900.

104. Smith R.T., Welsh F.S. Temperature dependence of the elastic, piezoelectric and dielectric constant of lithium tantalate and lithium niobate // J. Appl. Phys. 1971, v.42, - P.2219-2230.

105. Rudd D.W., Ballman A.A. Growth of lithium tantalate crystals for transmission resonator and filter devices \\ Solid Stale Technology. 1974. V. 17.-P. 52 -57.

106. Оное M. Применение танталата лития в пьезотехнике //Известия АН СССР, серия физическая, 1977, Т. 41, №4, - С.715-720.

107. Matsumura S., Nishimura Т. Growth and water fabrication of four-inch 1лТаОз single crystals for SAW device applications // New Mater and New Process. 1985. V. 3. - P. 118-122.

108. Chang Z.P., Barsch G.R. Elastic constants and thermal expantion of berlinite // IEEE Trans. Son.Ultrason. SU-23 1976. - P. 127- 131.

109. Jhunjhunwala A., Vetelino J.F., Field J.C. Berlinite, a temperature-compensated material for surface acoustic wave applications // J. Appl. Phys. 1977. V. 48-P. 887- 891.

110. Harmon D., Morency H., Soluch W., Experimental determination of the SAW properties of X-axis boul cuts in berlinite // Proc. Ultrason. Symp. 1978. -P. 594 - 595.

111. Detaint J., Zarfca A., Capelle B. J.C. Berlinite: characterization of crystals with a low water concentration and design of bulk wave resonators // Proc. 40 Annu. Freq. Contr. Symp. Philadelphia, 1986. New York. P.101—114

112. Sinha B.K. A stress and temperature compensated orientation and propagation for surface acoustic wave devices, IEEE Trans. Ultrason. Ferroel. Freq. Control. 1987. V. 34. - P. 64—74.

113. Garret J.G., Natarajan M., Greedan J.E. Growth of 1л2В4(>7 single crystals I I J. Crystal Growth. 1977. V. 41. № 2. - P.225.

114. Robertson D.S., Young I.M. The growth and growth mechanism of lithium tetraborate // J. Mater. Science. 1982. - V .17, № 6. - P.1729-1738.

115. Fukuta F., Ushizawa J., Suzuki H. Growth and properties of Ы2В4О7 single crystal for SAW device applications // Jap. J. Appl. Phys. 1983. - V. 22 (Suppl. 22-2). -P. 140-142.

116. Peach R.C., Emin C.D., Werner J.F. High coupling piezoelectric resonators using litium tetraborate. // Proc. IEEE Ultrason. Symp. // 1983. V.l. - P. 521-526.

117. Kawabata A. Temperature coMpensated piezoelectric lithium tetraborate crystal for high frequency surface acoustic, wave and bulk wave device applications, IEEE Ultrason. Symp. Proc., San Francisco, Calif., 16—18 Oct., 1985. V. 1. New York. P.228—232.

118. Shiosaki Т., Adachi M., Kawabata A., Growth and properties of piezoelectric lithium tetraborate crystal for BAW and SAW devices // Proc. of the 6th IEEE International Symp. on Appl. of Ferroelectrics, Bethlehem, PA. June 8—11.1986.-P. 455—464.

119. Adashi M, Shiozaki Т., Kobayashi A. Growth and properties of piezoelectric lithium tetraborate crystal for BAW and SAW devices // Proc. IEEE Ultrason. Symp., 1986. V.l. - P. 455-464.

120. Fah Shi-Ji, Shen Guan-Shum, Wang Wen et al. Bridgmen growth of Li2B407 crystals // J. Cryst. Growth. 1990. V. 99. №1-4.- P.811-814.

121. Алиев А.Э., Валетов P.P. Акустический механизм поглощения звука в Li2B407 // Кристаллография. -1991. Т.36. №6. С. 1507-1515.

122. Ryuichi Komatsu et al. Growth of crack-free 3-inch-diameter lithium tetraborate single crystals // Jap. J. Appl. Phys. 1994. - V. 33, № 9B. Part 1. -P.5533-5535.

123. Мэзон У. Пьезоэлектрические кристаллы и их применение в ультраакустике. М.: ИЛ. 1952. 459 с.

124. Смагин А.Г. Прецизионные кварцевые резонаторы. Физические основы. М.: Энергия, 1964. 245 с.

125. Смагин А.Г., Ярославский М. И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. -М.: Энергия, 1970. 488 с.

126. Krisher С. Measurement of sound velocities in crystals using Bragg diffraction of light and applications to lanthanum fluoride // Appl. Phys.Lett., 1968. V.13 -P.310-311.

127. Андреев И.А., Величко И.А. Установка для измерения скорости и затухания упругих волн // А. с. 878021, 1981г.

128. Андреев И.А., Величко И.А. Способ измерения скорости и затухания упругих волн //А. с. 879413, Бюл. изобр. 1981. №41. - С.247-250.

129. Кузьминов Ю.С. Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением. М.: Наука, 1982. -400 с.

130. Warner A. W., Coquin G. A., and Fink J. L. Elastic and Piezoelectric Constants of Ba2NaNb5015// J. Appl. Phys. -1969. V. 40. N 11. -p.4353-4356.

131. Yamaha Т., Iwasaki H., NiizekiN. Elastic Anomaly of Ba2NaNb50i5// J. Appl. Phys. -1970. V. 41, N 10, -p.4141-4147.

132. Андреев И.А., Шапкин В.В. Электромеханические свойства монокристаллов BaxSr!.xNb206 // ФТТ. 1979. Т. 21. №5. С. 1576-1578.

133. Андреев И.А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустические и пьезоэлектрические свойства BaxSrixNb206 // Тез. докл. Одиннадцатая Всесоюз. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. Часть II. — Душанбе. 1981. С. 237-238.

134. Андреев НА. Анизотропия электромеханических свойств пьезоэлектрических кристаллов со структурой вольфрамовой бронзы и лангасита // Известия ВУЗов России. Радиоэлектроника. 2007. № 1. С. 4552.

135. Liu S. Т., Gross L. E. Primary pyroelectricity in strontium barium niobate single crystals // Phys. Stat. Sol. (a). -1977. V. 41. -P. k83-k87.

136. Yamada T. Electromechanical properties of oxygen-octahedra ferroelectric crystals // J. Appl. Phys. -1972. V. 43. № 10. -P. 328-338.

137. Каминский А.А., Саркисов С.Э., Милль Б.В., и др. Генерация стимулированного излучения ионов Nd в тригональном ацентрическом кристалле La3Ga5SiO,4 // Доклады АН СССР. 1982. Т.264, № 1. - С.93-95.

138. Миллъ Б.В., Бутаилин А.В., Ходжабагян Г.Г., Белоконева E.JI. Модифицированные редкоземельные галлаты со структурой Ca3Ga2Ge4014 // Доклады АН СССР. 1982. Т.264, № 6. - С. 1385-1389.

139. Каминский А.А., Миллъ Б.В., Сшъвестрова И.М., Ходжабагян Г.Г. Нелинейно-активный материал (La(ix)Ndx)3Ga5SiOi4 // Известия АН СССР, сер. Физ. 1983. Т.47, № 10. - С.1903-1908.

140. Миллъ Б.В., Буташин А.В., Эллерн A.M. Германаты со структурой Ca3Ga2Ge40i4 // Известия АН СССР, сер. Неорг. материалы 1983. Т. 19. № 10.-С.1715-1717.

141. Каминский А.А., Миллъ Б.В., Белоконева Е.Л., Ходжабагян Г.Г. Выращивание и кристаллическая структура нового неорганическоголазерного материала La3Ga5GeOi4-Nd3+ // Известия АН СССР, сер. Неорг. материалы. 1983. Т. 19, № 10. - С. 1762-1764.

142. Kaminskii A.A., Mill' B.V., Khodzhabagyan G.G. et al. Investigation of trigonal (La^Nd^GasSiOu crystals // Phys. Status Solidi (a). 1983. V.80, № 1. -P.387-398.

143. Kaminskii A.A., Silvestrova I.M., Sarkisov S.E., Denisenko G.A. Investigation of trigonal (Lai^Nd^)3Ga5SiOi4 crystals // Phys. Status Solidi (a). 1983. V.80. № 2. - P.607-620.л 1

144. Каминский А.А., Милль Б.В., Белоконева E.JI. и др. Кристаллическаяо Iструктура и стимулированное излучение La3Ga5i5Nbo,50i4-Nd // Известия АН СССР, сер. Неорг. материалы. 1984. Т.20, № 12. - С.2058-2062.

145. J. A. Kosinski, R. A. Pastore, Е. Bigler et al. A review of langasite material constant from baw and saw data: toward an improved data set // Proc. 2001 IEEE Inter. Frequency Control Symp., -P. 278-286.

146. Дубовик М.Ф., Андреев И.А., Коршикова Т.И., Салийчук Е.К., Лебедев С.А. Пьезоэлектрический материал на основе лангасита. А.с. № 1506951 СССР, М. Кл. 5С30В29/34, //- Опубл. 1992. Бюл. № 45. - С. 177.

147. Mill B.V., Yu.V. Pisarevsky "Langasite-type materials: from discovery to present state // Proc. 2000 IEEE Inter. Freq. Control Symp., P. 133-144.

148. Воронов В.В., Десяткова С.М., Ивлева Л.И. и др. Электрические свойства монокристаллов Ba^Sfy-^M^Oe // Кристаллография. 1977. Т.19.- С.401-402.

149. Кузьминов Ю.С, Осико В.В., Прохоров A.M. Электрооптические и нелинейно-оптические свойства кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков (обзор)//Квантовая электроника. — 1980. Т.7.- С. 1621-1653.

150. Лайнс М., Глас.А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. М.Мир, 1981

151. Белоконева Е. Л., Стефанович С. Ю., Писаревский Ю. В. и др. Уточненные структуры и кристаллохимические закономерности строения и свойств соединений семейства лангасита // Журн. неорганич. химии. -2000. Т. 45. № 11. -С. 1786-1796.

152. Abrahams S. С. Structure relationship to dielectric, elastic and chiral properties // Acta Cryst. -1994. V. A50.- P. 658-663.

153. Dvorak V. Interaction of acoustic waves with polarization waves in ferroelectrics//Can.J.Phys.-1967. V.45.-p. 3903-3913.

154. Актуальные проблемы получения и примененния сегнето- и пьезоэлектрических материалов», 1984 г. М.: НИИТЭХИМ, 1984. - 4.2. -С.267.

155. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Основные параметры ВЧ устройств на ОАВ и ПАВ из лангасита // Тез. докл. XTV Всес. конф. по акустоэлектронике и физической акустике твердого тела, 1989 г. Кишинев. - Ч. 2. - С.69.

156. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Модифицированный лангасит — основа низкочастотных устройств пьезотехники // ibid — С.67.

157. Андронов А.А. О естественном вращении плоскости поляризации звука. //Изв. ВУЗ'ов, Радиофизика. -1960. Т.З. №4. -С.645-649.

158. Portigal D.L., Burnstein Е. Acoustical activity and other first -order spatial dispersion effects in crystals. // Phys.Rev. -1968. V.170. №3. P.763-678.

159. Pine A.S. Direct observation of acoustical activity in a-quartz // Phys. Rev. В.-1971.V.2. №6. -P.2049-2054.

160. Pine A.S. Linear wave-vector dispersion of the shear-wave phase velocity in a-quartz//J. Acoust. Soc. Amer. -1971. V. 49. № 3. C. 1026-1029.

161. Брыжина М.Ф., Есаян C.X., Леманов В.В. Исследование акустической активности в кристаллах методом брэгговского рассеяния света // Письма в ЖЭТФ. -1977. Т. 25. №11. -С.513-516.

162. Барышникова Л.Ф., Лямов В.Е. Исследование эллиптической поляризации акустических волн в пьезокристаллах, возникающей под действием электрического поля. // Акуст. журнал. -1980. Т. 26. №6. -С.824-827.

163. Андреев И.А. Акустическая электрогирация в кристаллах ЫТаОз // Тр. XI Всес. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. Ч. II. Душанбе. -1981.-С. 191-192.

164. Андреев И.А. Влияние электроиндуцированной эллиптической поляризации звука на акустооптическое взаимодействие в LiTa03 // Оптический журнал. -2005. Т. 72. №10. С. 79-81.

165. Авакянц Л.П., Киселев Д.Ф., Щитов Н.Н. Фотоупругие постоянные LiTa03.//ФТТ.-1976. Т. 18. №7. С. 2129-2130.

166. Авакянц Л.П., Киселев Д. Ф., Щитов Н.Н. Фотоупругость 1лЫв03 // ФТТ. 1976. Т. 18. № 6. - С. 1547-1551,

167. Андреев И.А., Шапкин В.В. Устройство для измерения напряженности статических и квазистатических полей // А.С. №527675. Бюлл. изобр. № 33, 1977.

168. Андреев И.А., Шапкин В.В. Управляемая ультразвуковая линия задержки //А.с.№ 716498, 1979.

169. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Сильное электроакустическое взаимодействие в кристаллах лангасита // Материалы 13-ой Вс. конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. Киев. 1986, часть И, -С.143-144

170. Андреев И.А. Поляризационный эффект в кристаллах лангасита // ЖТФ. -2006. Т. 76. №1.-С. 124-128.

171. Andreyev I.A., Gorokhovatsky Y.A. The influence of dc electric field on sound velocities in litium tantalate and langasite crystals // Proc. 4-th International Symposium on Optical Materials. Prague, June 26-30, 2006. - P. 90

172. Andreyev I.A., Gorokhovatsky Y.A. Electro-elastic effect in litium tantalate and langasite crystals // Proc. 3-rd International Conference on materials science and condensed matter physics, Chisinau, October 3-6, 2006, - P. 72

173. Andreyev I.A., Gorokhovatsky Y.A. Electric field influence on elasticity of crystals // Moldavian J. of Physical Sciences. 2007. V.6. №1. - p. 79 -85.

174. Кокорин Ю.И., Зайцева М.П., Кидяров Б.И. Поляризационный эффект в пьезоэлектрических резонаторах, совершающих колебания по длине//

175. Кристаллография. -1978. Т. 23. № 1. С.217-218.f

176. Aleksandrov К. S., Sorokin В. P., Turchin P. P., Glushkov D.A. Non-Linear Piezoelectricity in La3Ga5SiOu Piezoelectric Single Crystal // Ferroelectric Letters. -1992. V.14. -P.115-118.

177. Агишев Б.А., Дерюгин И.А., Леманов В.В., Югиин Н.К. Электроакустическое взаимодействие в пьезоэлектриках // ФТТ. -1976. Т.18. № 4. -С.1117-1119.

178. Mansfeld G.D. Measurement of Acoustic Wave Attenuation in La3Ga5SiOi4 using HBAR Technique //Proc. 1994 IEEE Int. Freq. Contr. Symp. V.48. -P.35-37.

179. Мансфелъд Т.Д., Безделкин B.B., Фреик АД, Кучерявая Е.С. Поглощение акустических волн в монокристаллах лангасита // ФТТ. -1995. Т. 37. №.4. -С. 1097-1001.

180. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Лангасит перспективный кристалл для термостабильных устройств на ОАВ и ПАВ. Тез. докл. Ш Всес. конф. "Актуальные проблемы получения и применения сегнето- и пьезоэлектрических материалов." М.: НИИТЭХИМ, 1987.- С.143-144.

181. Андреев И.А., Дубовик М. Ф. Основные параметры ВЧ устройств на ОАВ и ПАВ из лангасита. // Тез. докл. XIV Всес. конф. по акустоэлектронике и физической акустике твердого тела. Кишинев. Ч. 2.1989 , С.69-70.

182. Zarka A., Capelle В., Delaint J., Cochet-Muchy D. New results on high perfection langasite crystals: studies of crystalline defects and modes shapes // Proc. IEEE Int. Freq. Contr. Symp., 1995. V.49. P.629-631.

183. Sakharov S., Senushencov P., Medvedev A., Pisarevsky Yu. New Data on Temperature Stability and Acoustical Losses of Langasite Crystals // -ibid, -P.647-649.

184. Gotalskaja A.N., Dresin D.I., Schegolkova S.N. Langasite crystals quality improvement aimed at high-Q resonators fabrication, //-ibid, -P.657-661.

185. Smythe R.C. Material and Resonator Properties of Langasite and Langatate: a progress report.// Proc. 1998 IEEE Int. Freq. Contr. Symp. V.51. -P. 761-763.

186. Johnson W.L., Kim S.A., Uda S. Acoustic Loss in Langasite and Langanite // Proc. 2003 IEEE Int. Freq. Contr. Symp. -P. 646-649.

187. Гриднев С.А., Бирюков A.B., Иванов О. Затухание упругих колебаний в Ba2NaNb5015 П ФТТ. -2001. Т. 43. №.9. С.1665-1668.

188. Постников B.C. Внутреннее трение в металлах. М: Металлургия. 1974. С.52.

189. Постников B.C. Релаксационные явления в твердых телах. М: Металлургия, 1968, С. 156.

190. Чертков И.Л. Процессы упругой релаксации в чистых и легированных монокристаллах германо-и силикосилленитов //Автореферат кандидатской диссертации. Воронеж. ВГУ.1990.

191. Keller К. R. Ultrasonic attenuation in Ge-Si alloys. // Appl. Phys. -1967. V.38. № 9. -P.3777-3780.

192. Maris H.J. Ultrasonic attenuation in dirty dielectric crystals. // Phys.Rev.-1968. V.175. №3. -P.1077-1081.

193. Леманов В.В., Авдонин В.Я., Петров А.В. Влияние примесей на затухание гиперзвуковых волн в кристаллах. // Письма в ЖЭТФ. -1970. Т.12. №. 11.-С. 510-513.

194. Brugger К. Pure mode for elastic waves in crystals. // J.Appl.Phys. -1965.V.36. -P.759-768.

195. Андреев И.А., Кузъминов Ю.С., Полозков H.M. Акустические и пьезоэлектрические свойства BaxSr!xNb206 // Одиннадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустике. -Душанбе. 1981, часть II. С. 237-238.

196. Андреев И.А., Иванов Г.А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Высокочастотные упругие волны в сегнетоэлектрическом BaxSrixNb206 // ФТТ. -1981. Т. 23. №2.-С. 628-631.

197. Воронов В.В., Карлов Н.В., Кузъминов Ю.С., Осико В.В.,Прохоров A.M. Малоинерционный пироэлектрический детектор на основе кристаллов BaxSr!.xNb206//Квантовая электроника. -1977. Т. 4. №2. С. 1903-1905.

198. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Гиперзвук в монокристалле нового сегнетоэлектрика Ca3(V04)2// ФТТ. -1981.Т.23. № 12. С.3721-3724.

199. Ивлева Л.И. Исследование физико-химических условий получения и свойств монокристаллов твёрдых растворов ниобата бария-стронция. Автореферат кандидатской диссертации. МХТИ.М.,1979.

200. Glass A.M., Abrahams S.С. //Ferroelectrics.-1978. V.17. -p.579-581.

201. Bechthold P.S., Lieberts I. //Optic.Commun.-1978. V.27. -p.393-395.

202. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Скорость и затухание ВЧ фононов в новом сегнетоэлектрике Саз(У04)г//В кн. "Сегнетоэлектрики". Минск. 1983г. -С.141-150.

203. Андреев И.А., Шапкин В.В. Температурная зависимость скорости и затухания объемных упругих волн в молибдате гадолиния. // В кн: Сегнетоэлектрики. Сб. науч. трудов. -Ленинград, 1978. С.81-85

204. Andreyev I.A, Ivleva LJ. ZnSe and Саз(УС>4)2 as nonlinear crystals for the efficient laser radiation conversion and control // Proc. 2-nd Inter. Conf. on Physics of Laser Crystals, Yalta. -2005, OC8.

205. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Кристаллы для эффективного преобразования и управления лазерным излучением // Оптический журнал. -2007. №9. -С.40-44.

206. Lee В.Н. Elastic constants of ZnTe and ZnSe between 77 300 К // J.Appl.Phys.1970. V.41. -P.2984-2987.

207. Berlincourt D., Jaffe H., L.R. Shiozawa. Electroelastic properties of the sulfides, selenides and tellurides of zinc and cadmium // Phys.Rev. -1963. V.129. -P.1009-1017.

208. Попов П.А., Егоров Г.В., Писаревский и др. Теплоёмкость и теплопроводность силикогаллата лантана// ФТТ. -199.6. Т. 38. № 1. -С. 317—320.

209. ИА.Сенющенков П.А. Исследование электромеханических свойств новых сильных пьезоэлектриков. // Автореферат кандидатской диссертации, М., ' ЖРАН, 1998.

210. Физические величины. Справочник под ред. Григорьева И.С. и

211. Михайлова Е.З.- М.гЭнергоатомиздат, 1991. -1232 с. 21 e.Uchida N., Ohmachi Y. Elastc and photoelastc properties of Te02 single crystal //J. Appl. Phys.-1969. V.40. -P. 4692-4695.

212. Shimisu H., Umeno M., Wakita К., Kamayama H. Brillouin scattering in Ca2Sr(C2H5C02)6 // J. Phys.Soc.Jap.,-1973. V.34. -P. 983-988.

213. Леманов В. В., Шакин О.В., Смоленский Г. А. Рассеяние света на гиперзвуковых волнах в кристаллах ниобата лития // ФТТ. -1971. Т. 13. -С. 533—535.

214. Клудзин В.В. Фотоупругие константы кристаллов LiNbC>3 // ФТТ. -1971. Т. 13.-С. 651—652.

215. Андреев И.А., Иванов Г.А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустооптические свойства BaxSri.xNb206 // Материалы для оптоэлектроники. Всесоюзная конф. -Ужгород, 1980. С. 173-174.

216. Андреев И.А. Фотоупругость BaxSr.xNb206 в области сегнетоэлектри-ческого фазового перехода // Письма в ЖТФ. -1982. Т. 8. №17. С. 10671071.

217. Барфут Дж., Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применения. М. Мир, 1981.

218. Fox A.J. Longitudinal electro-optic effects in barium-strontium niobate BaxSrixNb206 //J. Appl. Phys.-1973. V.44. -P. 254-262.

219. Смоленский Г.А., Прохорова С.Д., Синий И.Г. Мандельштам-Бриллюэ-новское рассеяние света в сегнетоэлектриках с размытым фазовым переходом//Изв.АН СССР, сер. физ.,-1977. Т.41. -С. 611-614.

220. Гордон Э.И. Обзор по акустооптическим отклоняющим и модулирующим устройствам // ТИИЭР. -1966. Т.54. №10. -С. 181-192.

221. Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Методы модуляции и сканирования света. М.: Наука, 1970

222. Ребрин Ю. К. Управление оптическим лучом в пространстве. М.: Сов. Радио, 1977.

223. Балакший В.И., Парыгин В.Н. Электрическое управление углом Брэгга в акустооптических устройствах // Радиотехника и электроника.-1973. Т.18.№1. -С. 115-123.

224. Андреев И.А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Слабая температурная зависимость упругих податливостей Sn и S44 кристалла BaxSr^ls^Og вблизи 20 °С // ЖТФ. -1983. Т. 53. №8. С. 1632-1634.

225. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлектрический контурно-сдвиговый элемент// Авторское свидетельство № 1230317, 1985 г.

226. Андреев И.А., Дубовик М.Ф., Рассветаев B.J1. // Авторское свидетельство №258111, 1987 г.

227. Андреев И.А., Дубовик М.Ф., Рассветаев B.JI. II Авторское свидетельство №258101, 1987 г.

228. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлемент толщино-сдвиговых колебаний //Авторское свидетельство № 1373278, 1987 г.

229. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлемент с колебаниями сдвига поIконтуру // Авторское свидетельство № 1382368, 1987 г.

230. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Лангасит перспективный кристалл для термостабильных устройств на ОАВ и ПАВ // Актуальные вопросы получения и применения сегнето- и пьезоэлектриков. Третья Всесоюз. конф. - Москва, 1987. - С. 143.

231. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Модифицированный лангасит — основа низкочастотных устройств пьезоэлектроники // Четырнадцатая Всесоюзная конф. по акустоэлектронике и квантовой акустики. -Кишинев, 1989. ч. 2. С.67-68.;

232. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Основные параметры ВЧ устройств на ОАВ и ПАВ из лангасита // там же, С.69-70.

233. Бронникова Е.Г., Ларионов И.М., Исаев В.А. и ф.//Электронная техника, серия 5. Радиодетали и радиокомпоненты. -1986. №2. -С.83-84.

234. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Пьезоэлектрический элемент (его варианты) //Авторское свидетельство № 1222170, 1985 г.

235. Науменко Н.Ф. Оптимальные срезы лангасита для устройств на ПАВ // Сб. Акустоэлектронные устройства обработки информации на поверхностных акустических волнах М.: ВИНИТИ, 1990. - С. 16.

236. Гайвянис Р.Ю Гойвянш Р.Ю. Свойства термостабильных ориентаций ПАВ в лангасите // там же С.20.

237. Bungo A., Jian С., Yamaguchi К. et al. Analysis of SAW properties of rotated Y-cut langasite substrate //JapJ. Appl. Phys.-1999.V.38.-P.3239-3243.

238. Двоешерстов М.Ю., Петров С.Г., Чередник В.И., и др. II ЖТФ.2001 .Т.71 .№3.С.76-77; №4.С89-94; 2002.Т.72.№8.С. 103-108.

239. В.Н.Т. Chai, A.N.P. Bustamante, and Mitch Chou. A New Class of Ordered Langasite Structure Compounds // 2000 IEEE Freq. Control Symp. Proc.-P.163-168.

240. R.C. Smythe, R.C. Helmbold, G.E. Hague and K.A.Snow Langasite, Langanite and Langatate Resonators:Recent Results // 1999 IEEE FCS Proc, -P.816-820.

241. R.C. Smythe. Material and Resonator Properties of Langasite and Langatate: A Progress Report //Proc. 1998 IEEE Freq. Con. Symp. -P.761 -765.

242. D. Puccio, N. Saldanha, D. С Malocha, and M.P. da Cunha. SAW Reflectivity and Resonator Results for LGT and LGN // 2001 IEEE Int.Freq. Control Symp. Proc.-P. 324-327.

243. D.C. Malocha, M.P. da Cunha, E.L. Adler, D. Puccio and K. Knapp. Measurements and Predictions of SAW Parameters and Device Performance on LGT-X Substrates //2001 IEEE Int. Freq. Control Symp. Proc.-P. 219-222.

244. D.C. Malocha, M.P. da Cunha, D. Puccio and K. Casey. Investigations of Langanite and Langatate Materials for use in SAW Device Applications // 2001 IEEE Int. Ultrasonics Symp. Proc. -P. 231 -234.

245. MMC. Chou, S. Jen, B.H.T. Chai. Investigation of Crystal Growth and Material Constants of Ordered Langasite Structure Compounds // 2001 IEEE Int. Freq.Control Symp. Proc. -P. 250-254.

246. Sato M., Moroishi K., Yshigami S. et al. Filter and resonator using langasite // Advance Program 1996 Int. Freq.Control Symp. Honolulu, 1996. - P. 17.

247. Андреев И.А., Шапкин В.В. Управляемая ультразвуковая линия задержки // Авторское свидетельство № 716498, 1979 г.

248. Андреев И.А., Иванов Г.И., Величко И.А., Мельников Б.В. Акустический модулятор света на продольных упругих волнах // Авторское свидетельство № 795231, 1980 г.

249. Андреев И.А., Кузъминов Ю.С., Полозков Н.М. Акустооптическое устройство с электрической коррекцией угла Брэгга // Авторское свидетельство № 814093, 1980 г.248 ^

250. Андреев И.А., Шапкин ВтВ^ Пьезорезонансный преобразователь температуры//№ 777481, бюл."Открытия, изобретения", №41, 1980 г.

251. Андреев И.А., Кузъминов Ю.С., Камеристый Э.Ю., Полозков Н.М. Пьезорезонансный датчик излучения // Авторское свидетельство № 807768, 1980 г.

252. Chai В.Н.Т., Bustamante A.N.P., Chou M.C. A new class of ordered langasite structure compounds // Proc. IEEE Inter. Freq. Control Symp. 2000. -P. 163-168.

253. Uda S., Wang S.Q., KonishiN. et al. Growth habits of 3 and 4-inch langasite single crystals //J. Cryst. Growth.-2002. V.237-239.-P.707-713.

254. Klemenz C.J. //. J. Cryst. Growth.-2002.V.237-239.-P.714-719.

255. Zhang H., Sigh N.B., Berghmans A. et al. Liquid phase epitaxy growth of langasite film for resonators // J. Cryst. Growth.-2002.V.234.-P.660-665.

256. Jen S.,Teng В., Chou M. et al. Experimental investigation of В AW device // Proc. IEEE Freq. Control Symp. 2002.-P. 307 310.

257. D. Puccio, D. С Malocha, M.M.C. Chou. Investigation of STCS,SNGS,CTGS and CNGS Materials for use in SAW applications //Proc. IEEE Freq. Control Symp. 2003.-P. 627-630.

258. Максимов Б.А., Молчанов B.H., Миллъ Б.В. и др. Абсолютная структура кристаллов лангасита//Кристаллография.- 2005. Т.50. №5. -С.813-819

259. Андреев И.А. Монокристаллы семейства лангасита необычное сочетание свойств для применений в акустоэлектронике // ЖТФ. -2006. Т. 76. №6. - С. 80-86.