Пьезоэлектрический керамический материал
PIEZOELECTRIC CERAMIC MATERIAL

Изобретение относится к пьезоэлектрическим керамическим материалам и может быть использовано в вычислительной технике для создания матриц памяти, в сдвиговых регистрах, сенсорах, фильтрах, актюаторах, устройствах нано- и микросистемной техники.
Известен в отечественной промышленности серийный материал ЦТС-19  [1].
Однако, этот материал обладает большой коэрцитивной силой, ведущей к высокому напряжению записи.
Известен состав в системе  [2].
Состав обладает достаточно низкой коэрцитивной силой , однако имеет невысокую температуру Кюри , что ведёт к снижению температурной стабильности коэрцитивной силы .
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению, который может быть принят за прототип является материал [3], представляющий собой трехкомпонентную систему, содержащую  при следующем соотношении компонентов, вес. %  :
или в сложных оксидах  при следующем соотношении компонентов, масс. %:
Однако, составы этого материала с высоким коэффициентом электромеханической связи  и высокой температурой Кюри  имеют достаточно высокую коэрцитивную силу
Техническим результатом изобретения является снижение коэрцитивной силы при сохранении температуры Кюри не ниже 300°С и достаточно высоких значений электрофизических параметров .
Указанный результат достигается тем, что пьезоэлектрический керамический материал, включающий  дополнительно содержит  и  при следующем соотношении компонентов, масс. % :
Известно использование  в пьезокерамическом материале системы ЦТС  [4].
Известно, использование в многокомпонентной системе на основе ЦТС [5].
Одновременное использование  и  в твердых растворах на основе цирконата-титаната свинца в ромбоэдрической фазе по литературным данным неизвестно.
В предлагаемом случае совместное использование этих добавок приводит к снижению коэрцитивной силы до 5,5 кВ/см при сохранении высоких значений электрофизических параметров  и температуры Кюри выше 300°С.
Синтез составов предлагаемого материала осуществляется методом твердофазных реакций при температуре  и для обеспечения полноты их прохождения проводится в две стадии. Оптимальные параметры выбранных составов получаются при следующих режимах синтеза, температурах:  и , продолжительность 5 часов (на каждой стадии). Спекание проводится методом горячего прессования при   и давлении 19,6 МПа, время выдержки 40 мин.
Ниже приведены примеры осуществления изобретения.
Получены составы, при следующих соотношениях компонентов:
Состав 1
Состав 2
Состав 3
Получены также составы:
Состав 4 (компоненты взяты в количествах, выходящих за заявляемые пределы)
Состав 5 (по прототипу)
Поляризация всех образцов проведена в полисилоксановой жидкости ПЭС-5 при температуре 140°С в течение 25 мин в поле напряженностью 35-40 кВ/см с последующим охлаждением под полем до 90°С в течение 20 мин.
В табл.1 приведены результаты исследования образцов системы:
Таблица 1.
Результаты исследования образцов системы
Значения  исследованных составов приведены в таблице 2.
Таблица 2
Электрофизические параметры пьезокерамического материала.
Определение характеристик пьезокерамического материала проводилось через 5 суток после поляризации в соответствии с (1).
Как видно из таблицы 2, предлагаемый материал обладает значительно меньшими по сравнению с прототипом значениями коэрцитивной силы , при этом сохраняются достаточно высокие значения пьезоэлектрических параметров и точки Кюри.  Примеры 4-5 табл.2 демонстрируют ухудшение свойств за пределами заявленной области концентрации: составы 4,5 имеют более высокие значения коэрцитивной силы.
В табл.3 приведены электрофизические параметры заявляемого материала, прототипа и промышленного аналога ЦТС-19.
Таблица 3.
Достигнутый уровень значений  значительно более низкий, чем в прототипе и промышленном аналоге ЦТС-19, и  значительно более высокая, чем у промышленного аналога, что делает его перспективным для эффективного использования в вышеупомянутых устройствах.
Литература
1. Новые пьезокерамические материалы / Е.Г. Фесенко, А.Я. Данцигер, О.Н. Разумовская. – Ростов н/Д: Изд-во Ростов. ун-та, 1983. – 156 с.
2. А.с.  СССР № 1383719.  Пьезокерамический материал.  М. Кл. Н 01в 3/00 / Е.Г. Фесенко, А.Я. Данцигер, Г.М. Акбаева, В.С. Филипьев, О.Н. Разумовская // Заявл. 30.03.1986 г.
3. Pat. 1312140 (Great Britain). Oxide piezoelectric material/ N. Ichiose, H. Egaimi, K. Yokogama, Y. Tanno (Japan). – Publ. 1973.
4. Патент Японии № 5440760, H01L 41/18, 1979.
5. G.M. Akbaeva, A.Ya. Dantsiger, and O.N. Razumovskaya/ Ferroelectrics, Volume 154, Numbers 1-4(1994). P. 1139-1141.