Нина Семёновна Козлова, канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник, ведущий эксперт
119049, Москва, Ленинский просп., д. 4, стр. 1
Nina S. Kozlova, Cand. Sc. (Physics and Mathematics), Senior Researcher, Leading Expert
119049, Moscow, Leninsky ave., 4, building 1
Евгения Викторовна Забелина, канд. физ.-мат. наук, заведующий лабораторией
119049, Москва, Ленинский просп., д. 4, стр. 1
Evgenia V. Zabelina, Cand. Sc. (Physics and Mathematics), Head of the Laboratory
119049, Moscow, Leninsky ave., 4, building 1
Владислав Евгеньевич Умылин, аспирант, инженер научного проекта
119049, Москва, Ленинский просп., д. 4, стр. 1
Vladislav E. Umylin, Postgraduate Student, Research Project Engineer
119049, Moscow, Leninsky ave., 4, building 1
Александр Владимирович Корчагин, лаборант-исследователь
119049, Москва, Ленинский просп., д. 4, стр. 1
Alexander V. Korchagin, Research Assistant
119049, Moscow, Leninsky ave., 4, building 1
При создании современных устройств пьезо-, акустои оптоэлектроники, работающих в широком диапазоне температур, применяют рабочие элементы из полярных срезов ионных диэлектрических кристаллов полярных и полярно-нейтральных классов. На поверхности полярных срезов наносят токопроводящие покрытия, что приводит к деградации (вплоть до разрушения) кристаллических элементов. Однако природа такой деградации пока не установлена. Теоретически обоснованы механизмы возникновения электродвижущей силы и ионного переноса в системе «ионный диэлектрик металл (токопроводящее покрытие)». Показано, что основным фактором деградации активных элементов является процесс электрохимического разложения полярных срезов при контакте кристалла с металлическим токопроводящим покрытием, обусловленный различием свойств противоположных сторон полярных срезов кристаллов. При контакте поверхности полярных срезов кристаллов даже с одинаковыми токопроводящими покрытиями образуются разные продукты электрохимических реакций или одни и те же продукты разной концентрации. Это приводит к возникновению разности потенциалов и электродвижущей силы, которая индуцирует токи короткого замыкания. Определение токов короткого замыкания и их температурных зависимостей позволяет оценить интенсивность приэлектродных электрохимических процессов: чем меньше сила токов короткого замыкания, тем слабее электрохимические процессы. В данной работе обобщены результаты многолетних исследований токов короткого замыкания в ряде кристаллов, полученные авторами настоящей статьи. Описаны измерения электрических токов модельных кристаллов иодата лития на созданном ранее испытательном комплексе «СКИП» в рамках авторской методики измерений с использованием стандартного образца высокоомного сопротивления (100 МОм). Основной блок комплекса термокамера в виде трубчатой электропечи. Исследованы функциональные кристаллы лангатата с различными токопроводящими покрытиями, выращенные в разных атмосферах. Измерены температурные зависимости токов короткого замыкания полярных срезов данных кристаллов. Обнаружено, что с увеличением температуры в термокамере могут изменяться значение и направление протекания токов короткого замыкания из-за усиления процессов фазообразования, что подтверждается результатами фазового анализа. По результатам измерений токов короткого замыкания, подтверждённых данными фазового анализа, для лангатата наиболее подходящим вариантом токопроводящего покрытия является иридий.
Active elements of polar cuts of ionic dielectric crystals of polar and polar-neutral classes with applied on their surface conductive coatings are used to create modern devices of piezo-, acousto-, optoelectronics operating in a wide temperature range. Conductive coatings are applied to the surface of polar slices, which leads to degradation of the crystal elements up to their destruction. However, the nature of such degradation has not yet been established. The mechanisms of electromotive force generation and ion transport in the «ionic dielectric-metal conductive coating» system have been theoretically substantiated. The main factor in the degradation of active elements is the electrochemical decomposition of polar cuts in contact with a metal conductive coating, which is caused by the difference in properties between the opposite sides of the polar cuts. Upon contact of the surface of the polar cuts of crystals, even with the same conductive coating, different products of electrochemical reactions or the same products of different concentrations are formed. This leads to a potential difference and an electromotive force, which induces short-circuit currents. The determination of the presence of short-circuit currents, their values and temperature dependences makes it possible to estimate the intensity of near-electrode electrochemical processes: the lower the strength of short-circuit currents, the weaker the electrochemical processes. This paper summarizes the results of long-term studies of short-circuit currents in a number of crystals obtained by the authors of this article. Measurements of electric currents of model lithium iodate crystals on the previously created SKIP test complex are described within the framework of the author's measurement methodology using a standard sample of high-resistance (100 mOhm). The main unit of the complex is a thermal chamber in the form of a tubular electric furnace. The successful application of the method of measuring the temperature dependences of short-circuit currents for the selection of conductive coatings of polar cuts of functional langatate crystals grown in different atmospheres with different conductive coatings is shown. It was found that as the temperature in the thermal chamber increases, the values and direction of the short-circuit currents may change due to the intensification of phase formation processes, which is confirmed by the results of phase analysis. The material of the conductive coatings that exhibited the lowest short-circuit currents and the fewest changes in current polarity was iridium.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.