Характеристики некоторых сегнетоэлектриков со структурой перовскита

Формула соединения	Температура точки Кюри, °С
BaTiO3	120
PbTiO3	500
KNbO3	435
CdTiO3	–220

Условием для существования этих веществ как соединений является соблюдение геометрического критерия по формуле (95) и электронейтральности решетки.

Необходимо также, чтобы ионы А и В имели склонность к данному координационному числу, т.е. одинаковый характер химической связи. Примеры соединений сложного состава со структурой перовскита приведены в табл. 17.

Таблица 17

Примеры соединений сложного состава со структурой перовскита

Формула соединения	Температура точки Кюри, °С
Na+0,5Bi3+0,5TiO3	320
K+0,5Bi3+0,5TiO3	380
PbMg2+1/3Nb5+2/3O3	–15
PbNi2+1/2Nb5+2/3O3	–120
PbSc3+0,5Nb5+0,5O3	100
PbFe3+0,5Nb5+0,5O3	110

В структуре тетрагональной кислородной калиево-вольфрамовой бронзы кристаллизуются многие соединения с общими формулами АВ₂O₆ и А₆В₁₀О₃₀. Эта структура (рис. 100) характерна цепочками кислородных октаэдров, соединенных вершинами и вытянутых в направлении [110], в котором и устанавливается спонтанная поляризация. Октаэдры образуют 4- и 5-членные кольца, в которых располагаются неоктаэдрические катионы. Наиболее известные сегнетоэлектрики с этой структурой – метаниобат свинца РbNb₂О₆ и метатанталат свинца РbTa₂О₆, имеющие температуры точки Кюри 570°С и 250°С соответственно.

Рис. 100. Проекция структуры типа тетрагональной калиево-вольфрамовой бронзы на плоскость (001)

Сегнетоэлектрики со слоистой перовскитоподобной структурой имеют общие формулы – А_m-1Bi₂M_mO_3m+3, А_m+1M_mO_3m+1, А_mM_mO_3m+2, где А – Bi³⁺, Ba²⁺, Sr²⁺, Pb²⁺, K⁺ и другие, а В – ионы, способные занимать кислородный октаэдр. Сама структура представляет собой слои структуры перовскита, перемежающиеся слоями оксидов ионов А и В. В сегнетоэлектрической фазе решетка этих соединений является ромбической или моноклинной. Спонтанная поляризация устанавливается в плоскости перовскитоподобных слоев. Примеры сегнетоэлектриков со слоистой перовскитоподобной структурой представлены в табл. 18. Некоторые сегнетоэлектрики кристаллизуются в структуре пирохлора, рис. 101.

Таблица 18

Примеры сегнетоэлектриков со слоистой перовскитоподобной структурой

Формула соединения	Температура точки Кюри, °С
РbВi2Nb2О9	540
Вi4Тi3O12	675
Ва2Вi4Тi5O18	329
Sr2Та2O7	–90
Sr2Nb2O7	1342
La2Ti2O7	1550

Общая формула кислородных соединений со структурой пирохлора – А2В2O7. Основной мотив структуры представляет собой взаимно перпендикулярные цепочки кислородных октаэдров, соединенных вершинами.

Рис. 101. Проекция структуры типа пирохлора на плоскость (110). Заштрихованы кислородные октаэдры с центральными ионами В, о – ионы А Наиболее известный сегнетоэлектрик структуры пирохлора – пирониобат кадмия Сd2Nb2O7 с точкой Кюри –110°С. Важны для практических применений также ниобат и танталат лития LiNbO3 и LiТаO3, имеющие температуру точки Кюри соответственно 1210°С и 655°С. Соединения имеют ромбоэдрическую решетку, близкую к решетке перовскита.