ЛАНГАТАТ — МАТЕРИАЛ ДЛЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ ДАТЧИКОВ

В последние годы при разработке высокотемпературных датчиков давления начали использовать пьезоэлектрические монокристаллические материалы, которые могут работать на прямом пьезоэффекте. В двигателях внутреннего сгорания датчики работают в экстремальных условиях: средняя температура в цилиндре ~300 °C, а в момент взрыва бензино-воздушной смеси до 3000 °C. Датчик давления должен быть небольших размеров и при этом высоконадежен. В связи с этим, к материалу для изготовления подобного типа датчиков предъявляются жесткие требования:

• отсутствие фазовых переходов вплоть до температур ~1200 °C;
• отсутствие пироэлектрического эффекта;
• отсутствие гистерезиса физических свойств;
• высокая чувствительность, определяемая высоким значением пьезомодулей;
• высокое удельное электросопротивление;
• низкая деградация поверхности материала при контакте с электродами.

Этим требованиям в достаточной мере удовлетворяют современные новейшие монокристаллические пьезоматериалы группы лантан-галлиевых силикатов, в частности, лангатат (ЛГТ, La₃Ga_5,5Ta_0,5O₁₄). Эти материалы обладают рядом существенных преимуществ в сравнении с традиционными пьезоэлектрическими материалами (пьезокерамикой и кварцем), применяемыми в датчиках физических величин.

Основной проблемой при создании высокотемпературных датчиков является увеличение объемной проводимости при повышении температуры, что отрицательно влияет на соотношение сигнал/шум для пьезодатчиков. Неправильный выбор токопроводящих покрытий приводит к быстрому старению материала в процессе эксплуатации и выходу датчика из строя.

На основании комплексных исследований оптических свойств и температурных зависимостей электросопротивления кристаллов лангатата выявлена определяющая роль атмосферы выращивания.

Изучено влияние легирования, изотермического отжига и облучения электронами на величину электросопротивления.

Проведены температурные исследования взаимодействия материалов токопроводящих покрытий с поверхностями пластин ЛГТ полярного X-среза.

© 2010 ОАО «Фомос-Материалс»