分析漏導(dǎo)對(duì)電氣石自性質(zhì)的影響.doc

1、分析漏導(dǎo)對(duì)電氣石自性質(zhì)的影響1 電氣石電滯回線和漏導(dǎo)的測(cè)定將樣品涂上導(dǎo)電銀膠并用萬(wàn)用電表檢測(cè)其上下表面之間及同一表面內(nèi)的導(dǎo)通情況。然后用 WS-20XX鐵電系統(tǒng)引出正負(fù)兩極導(dǎo)線連接到樣品的上下兩個(gè)表面 , 在計(jì)算機(jī)控制界面輸入需要測(cè)定的電壓及相關(guān)的面積和厚度 , 然后輸入外加電壓 ( 從 100V 加起 ), 直到飽和電滯回線的出現(xiàn) , 并同時(shí)測(cè)量在相同外電壓下漏導(dǎo)隨時(shí)間的變化。2 結(jié)果與討論漏電流隨時(shí)間的變化漏導(dǎo)是指晶體中存在缺陷后有弱的電子或空位 , 當(dāng)所加外電場(chǎng)足以使它們克服周?chē)x子的束縛時(shí)就會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng) , 從而形成的微弱電流。對(duì)于天然電氣石晶體 , 由于受成因的影響 , 常常在內(nèi)部

2、正常的格點(diǎn)上有空位存在 , 其周?chē)涂赡軙?huì)有一些弱的電子或離子 , 如果外加電場(chǎng)足夠大時(shí) , 它們就會(huì)在晶體內(nèi)部形成漏導(dǎo)電流。為了深入探討電氣石的自發(fā)極化機(jī)理 , 本實(shí)驗(yàn)測(cè)量了 3 種電氣石在不同外電壓下的漏導(dǎo)電流。圖 1a、b、c 顯示 , 漏電流在加外電壓的瞬間急劇下降 , 幾乎為一條垂線 , 但是 SC1 在急劇下降之后略有回升。 3 種樣品漏電流的波動(dòng)均出現(xiàn)在 0100ms之間 , 之后幾乎為一條直線。 分析認(rèn)為 , 電氣石上下表面由于涂有導(dǎo)電銀膠 , 此時(shí)樣品相當(dāng)于一個(gè)電容 , 外電壓從 0V變?yōu)?1000V的瞬間 , 相當(dāng)于瞬間給電容器加了一個(gè)較大直流電壓 , 導(dǎo)致電氣石上下表面之

3、間有不穩(wěn)定電流通過(guò) , 隨著電壓趨于穩(wěn)定 , 漏電流也趨于穩(wěn)定。從圖 1 可以看到 ,XJ1 、 XJ2 的漏電流在0之間變化 , 電流最終趨于零。 SC1 的漏電流在 之間波動(dòng) , 電流最終趨于 , 表明SC1的漏導(dǎo)最大。 這種現(xiàn)象的出現(xiàn)可能是由于晶體中存在缺陷后有弱的電子或空位 , 當(dāng)所加外電場(chǎng)足以使它們克服周?chē)x子的束縛就會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng) , 從而形成微弱電流 , 常常在晶體中以焦耳熱的形式耗散 , 同時(shí)也消耗了部分表面極化電荷。根據(jù)表面電荷與極化強(qiáng)度之間的關(guān)系 :漏電流與外加電壓的關(guān)系圖 1 表明漏電流在 t=50ms 之后幾乎沒(méi)有變化 , 在 050ms之間選擇了 2組數(shù)據(jù)進(jìn)行漏電流隨

4、外加電壓變化的分析 , 如圖 2 所示。由圖 2 可以看出 , 在不同時(shí)間下曲線的變化基本相同。 XJ1 漏電流隨外加電壓在 03500V之間變化比較緩慢 , 并有微小波動(dòng) , 在 40005000V 之間變化速度相對(duì)于 03500V 之間較快 , 在5000V之后急劇增加。 XJ2 在 02500V之間變化不明顯 , 在 25003000V之間變化速度略有增加, 在30003500V 之間急劇增加 ,35004000V 之間又急劇減小 ,45005000V 之間其減小速度變慢 ,50005500V 之間幾乎沒(méi)有變化。 SC1 在03800V 變化緩慢 , 幾乎呈一條斜率較小的直線 ,4000

5、5000V 之間幾乎不變 , 在5000V以后又急劇增加。 綜合以上變化趨勢(shì) , 在 02500V之間 , 漏電流均為緩慢變化 , 表明在低電壓時(shí) , 電流隨電壓變化不大。 說(shuō)明晶體內(nèi)部弱的電子或離子并沒(méi)有完全克服晶體場(chǎng)對(duì)它們的束縛作用 , 因而產(chǎn)生較小的電流。當(dāng) XJ1 和 SC1的外加電壓大于 5000V 時(shí), 漏電流急劇增加 , 表明晶體內(nèi)部的電子或離子在外加電場(chǎng)的作用下開(kāi)始作定向移動(dòng) , 且速度加快 , 微電流迅速增加 , 在晶體內(nèi)以焦耳熱散失 ,表面極化電荷消耗增加 , 極化強(qiáng)度降低 ; 而 XJ2 在急劇增加后又急劇減小 , 推測(cè)其原因 , 可能是由于其所含成分不同所引起的 11

6、。 XJ2 中的 Si 和 K 的含量相對(duì)XJ1、 SC1較少 , 而它們結(jié)構(gòu)基本相同 , 表明在 XJ2 晶體結(jié)構(gòu)中該原子所在的位置上存在空位 , 在外電場(chǎng)的作用下 , 晶體中一些弱的正離子開(kāi)始向空位和負(fù)極移動(dòng) , 從而引起晶體內(nèi)部離子的減少 , 電極附近離子的增加 , 或在某地方集聚 , 形成空間電荷?？臻g電荷的形成和點(diǎn)位的重新分布改變了外電場(chǎng)在晶體內(nèi)的電位分布, 當(dāng)外電場(chǎng)增大到一定值時(shí) , 便產(chǎn)生了一個(gè)與外電場(chǎng)相反的極化電場(chǎng) , 所以引起了電流的減少。同時(shí)也看到 XJ1 漏電流在 0之間變化 ,XJ2 在 0之間變化 ,SC1 在 0 之間變化 , 表明 SC1的漏導(dǎo)最大 ,XJ2 次之

7、 ,XJ1 的漏導(dǎo)最小。三種電氣石自發(fā)極化的對(duì)比分析由表 2 可知 , 最大極化強(qiáng)度是XJ1XJ2SC1;剩余極化強(qiáng)度 XJ1XJ2SC1;矯頑電場(chǎng) XJ1XJ2SC1。 而最大極化強(qiáng)度到剩余極化強(qiáng)度的改變P 為XJ1XJ2SC1,該變化表明電氣石 SC1 最難極化 ,XJ1 較容易極化。說(shuō)明在相同外電場(chǎng)的作用下 , 矯頑電場(chǎng)小的電氣石 , 其極化強(qiáng)度更容易發(fā)生改變。 圖 3 顯示 ,SC1 在極化強(qiáng)度達(dá)到最大后開(kāi)始下降 , 表明其漏導(dǎo)現(xiàn)象非常顯著 ,XJ1 、 XJ2 不是很明顯。由以上分析可以看出 , 對(duì)于不同電氣石 , 其極化強(qiáng)度為 XJ1XJ2SC1,漏電流也為 XJ1XJ2SC1,它們的變化趨勢(shì)幾乎相同 , 如圖 4 所示 , 表明漏導(dǎo)越大的電氣石 , 其極化強(qiáng)度也越大。 3 結(jié)論在室溫下 , 對(duì)電氣石加外電壓時(shí) , 開(kāi)始漏電流有較微小的波動(dòng) , 隨著時(shí)間的延長(zhǎng) , 漏電流趨于穩(wěn)定。 XJ1 與 XJ2 在 0內(nèi)變化 ,SC1 在 內(nèi)變化 , 表明 SC1的漏導(dǎo)最大。在同一極化時(shí)間下 , 外加電壓較小時(shí) , 電流變化不大 , 當(dāng)外加電壓增加時(shí) , 漏電流才有顯著的增加。 表明晶體內(nèi)部弱的電子或離子在電壓較小時(shí)并沒(méi)有克服晶體場(chǎng)對(duì)它們的束縛 , 因此電