Аналитическое исследование нелинейных электрофизических процессов в протонных полупроводниках и диэлектриках

  • В.А. Калытка Карагандинский государственный технический университет (Караганда, Казахстан)
Ключевые слова: кристаллы с водородными связями (КВС), протонные полупроводники и диэлектрики (ППД), методы квазиклассической кинетической теории, обобщенное нелинейное кинетическое уравнение протонной релаксации и протонной проводимости, метод последовательных приближений

Аннотация

Методами квазиклассической кинетической теории исследован механизм протонно-релаксационной поляризации в кристаллах с водородными связями (КВС), классифицируемых по электрофизическим свойствам как протонные полупроводники и диэлектрики (ППД). На основании уравнения неразрывности тока протонов строится обобщенное нелинейное по полю кинетическое уравнение, позволяющее описывать протонную релаксацию в КВС в широком диапазоне температур (1-1500 К) и напряженностей электрического поля (100 кВ/м - 1000 МВ/м). Предложена схема, позволяющая методом последовательных приближений (по малому безразмерному параметру) строить численные решения обобщенного нелинейного уравнения Фоккера - Планка совместно с уравнением Пуассона. Научно-практическая значимость полученных результатов состоит в применимости данной математической модели, с учетом некоторых экспериментальных допущений, для теоретических исследований механизма ионнорелаксационной поляризации и проводимости в разнородных диэлектрических материалах (слюда, керамика, перовскиты, KDP, DKDP и др.), востребованных в различных областях современной промышленности. В перспективе предложенные методы составят теоретическую основу алгоритмов программно-аппаратного обеспечения, предназначенного для численной оптимизации и компьютерного прогнозирования свойств и параметров функциональных элементов технологических схем различных установок и систем (контрольно-измерительных, электронно-оптических, радиотехнических и др.), работающих в условиях реального производства в широком диапазоне изменения параметров полей и температур.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.
DOI:https://doi.org/10.14258/izvasu(2019)1-04

Биография автора

В.А. Калытка, Карагандинский государственный технический университет (Караганда, Казахстан)

Литература

Тонконогов М.П. Диэлектрическая спектроскопия кристаллов с водородными связями. Протонная релаксация // Успехи физических наук. 1998. Т. 168, №1.

Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства : монография / под ред. А.С. Сигова. М., 2011.

Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М., 1995.

Беспалов В.И., Бредихин В.И., Ершов В.П., Кацман В.И., Киселева Н.В., Кузнецов С.П. Оптические свойства кристаллов KDP и DKDP, выращенных с большой скоростью // Квантовая электроника. 1982. Т. 9, №11.

Антонова А.М., Воробьев А.В., Ляликов Б.А. К выбору материалов для нетрадиционной тепловой изоляции оборудования ТЭС и АЭС // Энергетика: экология, надежность, безопасность : материалы XIV Всероссийской научно-технической конференции. Томск, 2008.

Demin A., Denyushkina L.A. Proceedings on International Symposium on Solid Oxide Fuel Cells. 1997. 2-5 June. Aachen, Germany. Pennington, NG, USA.

Li P., Ducheyne P., Biomed J. Mater. Res., V. 41. 1998.

Groot K. de, Wolke J.G.C., Jansen J.A. J. Eng. Med. V. 212. 1998.

Kobayashi T., Ohgaki M., Nakamura S., Yamashita K. Bioceramics. V. 12. 1999.

Прасолов Б.Н., Сафонова И.А. Влияние скорости и направления прохождения фазового перехода второго рода на диэлектрические потери в кристаллах ТГС // Известия АН СССР. Серия: Физика. 1993. Т. 57.

Яценко О.Б., Чудотворцев И.Г., Стеханова Ж.Д., Миловидова С.Д., Рогазинская О.В. Плотность и содержание воды в кристаллах триглицинсульфата // Вестник Воронежского гос. ун-та. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2006. № 2.

Рогазинская О.В., Миловидова С.Д., Сидоркин А.С., Чернышев В.В., Бабичева Н.Г. Свойства нанопористого оксида алюминия с включениями триглицинсульфата и сегнетовой соли // Физика твердого тела. 2009. Т. 51, №7.

Kaneko Y., Nishitani Y., Tanaka H., Ueda M., Kato Y., Tokumitsu E., Fujii E. // J. Appl. Phys. 110, 084106 (2011).

Yoon S.M., Yang S., Park S.H.K. // J. Electrochem. 158, H892 (2011).

Калытка В.А., Коровкин М.В. Протонная проводимость : монография. LAP LAMBERT Academic Publishing, 2015. URL: http://www.lap-publishing.com.

Калытка В.А., Коровкин М.В. Квантовые эффекты при протонной релаксации в области низких температур // Известия вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 7.

Калытка В.А., Никонова Т.Ю. Нелинейные электрофизические свойства протонных полупроводников и диэлектриков // Актуальные проблемы электронного приборостроения (АПЭП 2016) : материалы XIII Международной научно-практической конференции. Т. 2: Электронно-физическая секция. Новосибирск, 2016

Калытка В.А., Баймуханов З.К., Алиферов А.И., Мехтиев А.Д. Зонная структура энергетического спектра и волновые функции протона в диэлектриках с протонной проводимостью // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2017. № 2 (35). DOI: 10.17212/17272769-2017-2-18-31.

Калытка В.А., Коровкин М.В. Дисперсионные соотношения для протонной релаксации в твердых диэлектриках // Известия вузов. Физика. 2016. Т. 59, № 12.

Калытка В.А., Баймуханов З.К., Мехтиев А.Д. Нелинейные эффекты при поляризации диэлектриков со сложной кристаллической структурой // Доклады Академии наук высшей школы Российской Федерации. 2016. № 3 (32). DOI: 10.17212/1727-2769-2016-3-7-21.

Кулагин И.А., Ганеев Р.А., Тугушев Р.И., Ряснянский А.И., Усманов Т. Компоненты тензора нелинейных восприимчивостей третьего порядка нелинейно-оптических кристаллов KDP, DKDP и LiNbO3 // Квантовая электроника. 2004. Т. 34, № 7. 3

Белоненко М.Б. Особенности нелинейной динамики лазерного импульса в фоторефрактивном сегнетоэлектрике с водородными связями // Квантовая электроника. 1998. Т. 25, № 3.

Анненков Ю.М., Калытка В.А., Коровкин М.В. Квантовые эффекты при миграционной поляризации в нанометровых слоях протонных полупроводников и диэлектриков при сверхнизких температурах // Известия вузов. Физика. 2015. Т. 58, № 1.

Калытка В.А., Коровкин М.В., Мехтиев А.Д., Алькина А.Д. Детальный анализ нелинейных диэлектрических потерь в протонных полупроводниках и диэлектриках // Вестник Московского гос. областного ун-та. Серия: Физика-математика. 2017. №4. DOI: 10.18384-2310-72512017-4-39-54.

Kalytka V.A., Korovkin M.V., Aliferov A.I., Bashirov A.V., Talaspekov D.R. The scheme of numerical optimization of the parameters of electrophysical processings in heterogeneuos solid elements // Вестник Карагандинского университета. Серия: Физика. 2018. № 2(90)/2018.

Калытка В.А., Коровкин М.В., Мехтиев А.Д., Юрченко А.В. Нелинейные поляризационные эффекты в диэлектриках с водородными связями // Известия вузов. Физика. 2018. Т. 61, № 4.

Калытка В.А. Нелинейные кинетические явления при поляризации твёрдых диэлектриков // Вестник Московского гос. областного ун-та. Серия: Физика-математика. 2018. №2. DOI: 10.18384/2310-7251-2018-2-61-75.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Курс теоретической физики. М., 1976. Т. 5. Статистическая физика.

Reijers R., Haije W. Literature review on high temperature proton conducting materials // Energy research Centre of the Netherlands. 2008.

Glockner R., Neiman A., Larring Y., Norby T. Protons in Sr3 (Sr1+xNb2-x)O9-15x perovskite // Solid State Ionics. 1999. V. 125.

Ziegler J.F., Biersack J.P., Ziegler M.D., SRIM. The Stopping and Range of Ions in Matter. 2012.

Анненков Ю.М., Ивашутенко А.С., Власов И.В., Кабышев А.В. Электрические свойства корундо-циркониевой керамики // Известия Томского политехнического ун-та. 2005. Т. 308, № 7.

Кытин В.Г., Кульбачинский В.А., Кондратьева Д.Ю., Павликов А.В., Григорьев А.Н., Манкевич А.С., Корсаков И.Е. Прыжковый перенос дырок в керамических образцах CuCrO2, легированного магнием // Ученые записки физического факультета Московского университета. 2018. №1.

Khang V.C., Korovkin, M.V., Ananyeva L.G. 20th International Scientific Symposium of Students, Postgraduates and Young Scientists on Problems of Geology and Subsurface Development IOP Conference Series-Earth and Environmental Science. 2016. V. 43.

Левин А.А., Долин С.П., Зайцев А.Р. Распределение заряда, поляризация и свойства сегнетоэлектриков типа KH2PO4 (KDP) // Химическая физика. 1996. Т. 15.

Лебедев Н.Г., Белоненко М.Б. Строение и электронная структура сегнетоэлектриков KDP-типа // Вестник Волгоградского государственного университета. Серия: Математика, физика. 1997. № 2.
Опубликован
2019-03-06
Как цитировать
Калытка, В. (2019). Аналитическое исследование нелинейных электрофизических процессов в протонных полупроводниках и диэлектриках. Известия Алтайского государственного университета, (1(105), 34-38. https://doi.org/10.14258/izvasu(2019)1-04