Электрооптический керамический материал

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (u>962265 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявленс110.11. 80 (21) 3002857/29-33 с присоединением заявки ¹â€”

Р 1М Кл з

С 04 В 35/49

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 30.0982. Бюллетень ¹ 36 (53) УДК- 666. 655 (088 ° 8) Дата опубликования описания 30.09.82

Г.A.Ñìîëåíñêèé, В.A.Èñóïîâ, Н.Н.Крайник, Л.А.Кузнецова и И.Е.Мыльникова (72) Авторы изобретения

Ордена Ленина физико-технический институт им. A.Ô.Èîôôå. (7! ) Заявитель (54) ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИЙ КЕРАМИЧЕСКИИ МАТЕРИАЛ

Изобретение относится к керамическим сегнетоэлектрическим материалам на основе твердых растворов титаната-цирконата свинца, используемых в оптоэлектронике и радиоэлектронике, и может бытЫ использовано для создания активного элемента в электрооптических устройствах, например, оптических модуляторах, фильтрах для перестройки длины волны лазер ного излучения, оптических датчиках напряжения и т.д.

Известны сегнетоэлектрические материалы P1 ) на основе твердых растворов PbTiO>, РЬ2гО. — PbCdo Ü ô.

Указанные материалы используются в радиоэлектронике в пьезоэлектрических устройствах.

Недостатком данных материалов является отсутствие у них прозрачности в видимой области спектра, что не позволяет их использовать в электрических устройствах.

Известен также пьезокерамический материал (2), получаемый методом горячего прессования, на основе твер.дых растворов РЬТ10з, РЬ2тО -РЪСд Ц, О при следующем содержании компоне з тов, мол.%:

РЬТ10 33,5-43,0

PbZrOq 55,0-61,0 bCdop В о О 2,0-7,5

Материао используется в радиоэлектронике, в частности в ультразвуковых линиях задержки.

Недостатком изэестного материала является то, что он непрозрачен в видимой области спектра, что также не позволяет его использовать в электрооптических устройствах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является прозрачный керамический сегнетоэлектрический материал P3 ), .получаемый методам горячего прессования, на основе (РЬ4 т)(Ti< 1Zr+ )03, который обладает лийейным электрооптическим эффектом в видимой области спектра.

Самый высокий линейный электрооптический эффект наблюдается у состава (РЬоув" ор1 (Zro4oT@$0> .

Известно, что величина линейного электрооптического эффекта определяется соотношением дп = -1/2п Z Е, — Ъ

0 где n - показатель преломления;

Z - линейный электрооптический коэффициент;

962265

Пропускание при толщине образца

100 мкм на

P 632А13 о и02 !О й/в

Состав (Pb La ) (Ет Т! „О)0

gee»114

16,4

20,1 8О

17,9

Значения пропускания приведены для горячепрессованных образцов, шихта для которых получена методом смешения окислов.

Š— напряженность электрического поля.

Значения произведения и $, ха, рактеризующего величину электрооптичеСкого эффекта известных составов, сведены в табл. 1. 5

Недостатком указанного материала является малая величина получаемого линейного электрооптического эффекта.

Цель изобретения — повышение величины линейного электрооптического 1О эффекта.

Поставленная цель достигается тем, ято электрооптический керамический материал, включающий PbTiO и PbZrO, дополнительно содержит Pb(Clop VО-)О 5 и CdO.ïðè следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

РЬТ10 35,0-41,0

PbZr&, 36,0-41,0

РЬ (Cd»)5 iV() ) 0 18,0-25,0 )p

CdO 0,1-1,1

Пример 1. Для получения керамического материала подготовлена смесь компонентов, содержащая, мас.Ъ:

PbTiO 40,0

PbZrOs 40,0

PbCd»I V»Ig О 19,5

CdO 015

Пример 2. Готовят смесь комJ понентов, содержащую, мас.В: 30

PbTi0y 38,0

Pb Zr0 40,0

РЬС»!„К„03 21,9

CdO 0,1

Пример 3. Готовят смесь ком: понентов, содержащую,мас.Ъ

PbTiOq 35,0

PbZrg 40,0

РЬСа, ж О 23,9

CdO 1,1

Пример 4. Готовят смесь компонентов, содержащую, мас.Ъ:

PbTiO@ 41,0

PbZrO

РЬС»!05 И О 22,0

С»10 1,0 45

Пример 5. Готовят смесь компонентов, содержащую, мас.Ъ:

PbTiO 40,0

PbZrO 41,0

РЬС»!о И 5 03 18,0

Cd0 1,0

Пример 6. Готовят смесь компонентов, содержащую, мас.Ъ:

PbTiO 37,0

PbZr03 37,9

РЬС»1О Ч 0 25,0

CdO 011

Шихту составов, указанных в примерах 1-6, получают смешением окислов.

Синтез материала проводят при 850 С .

Спекание образцов производят методом горячего прессования при 1060-1080 С и удельном давлении 300 кг/см с вы— держкой при максимальной температуре 1-2 ч. После шлифования и полирования образцы Ф 10 мм подвергают о поляризации при 200 С в течение 2030 мин в поле напряженностью 20 кв/см с последующим охлаждением в поле до комнатной температуры.

Значения произведения ирZ керамических материалов, получаемйх по примерам 1-6, сведены в табл. 2.

Йз табл. 1 и 2 видно, что значение произведения и», предлагаемого керамического материала в три-четыре раза больше того же произведения известного материала при достаточной прозрачности.

Ъ

Значение произведения и Z предо лагаемого материала в 50 раз превышает и Е монокристалла КДР, который

Ъ может быть принят за базовый образец для модулятора лазерного излучения.

Предлагаемый материал может быть использован в качестве активного элемента модулятора, фильтра для перестройки длины волны лазерного излучения, оптического датчика напряжения. Это позволяет снизить величину управляющих, напряжений в тричетыре раза, вследствие чего повышается надежность и уменьшаются габариты устройства, в котором использован предлагаемый материал. таблица 1

962265

Т а б л и ц а 2

Пропускания при толщине образца

100 мкм, Ъ.

Я о по х 10 м/В

Керамический материал, получаемый по примеру

15

25.16.%

Пропускание образцов измерено по длине волны о

6328 A.

Формула изобретения

Составитель Н ° Фельдман

Техреду А. Бабинец Корректор Н. Буряк Редактор Ю. Ковач

Заказ 7420/35 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Гасударствейного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.Электрооптический керамический материал, включающий PbTiC4 H PbZrO>, отличающийся тем, что, с целью повышения величины линейного электрооптического эффекта, он дополнительно содержит Pb(CdosWog)0 и CdO при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

РЪТ10 35,0-41,0

PbZrO@ 36,0-41,0

83,3

62,5

57,7

48,8

54,0 .35,6

РЬ (Cdogs И ) 03 18, 0-25, 0

CdO 0,1-1,1

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское. свидетельство СССР

Р 534443, кл. С 04 В 35/46, 1975.

2. Патент США Р 3666688, кл. 252-629, 1972.

ЗО: 3.Applied Solid Stale Science Advanced in Material and Device Research, v.4 Academic Rress, Nev-York, 1974, о.137-233.