12. Исследована анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в диапазоне частот 500 – 1700 МГц в сегнето- и параэлектриках и найдена зависимость между нормированным поглощением и симметрией, структурой и составом кристалла;

13. Обнаружено и изучено малое поглощение низкочастотных и высокочастотных упругих волн в лангасите, обусловленное сложным составом и высокой симметрией кристалла. Показано, что внутреннее трение в лангасите носит релаксационный характер, обусловленный кислородными вакансиями. Исследовано влияние на упругие и пьезоэлектрические свойства лангасита процесса легирования кристалла ионами алюминия или титана и обнаружено существенное увеличение пьезоэффекта и уменьшение упругих потерь в кристалле вследствие упорядочения его структуры;

14. Исследовано акустооптическое взаимодействие в кристаллах ZnSe, Ba04Sr06Nb2O6 и La3Ga5SiO14. Обнаружено сильное взаимодействие упругих волн и оптического излучения в ZnSе. Показано, что кубический широкозонный полупроводник селенид цинка в силу сочетания низкой скорости упругих волн 1,7 – 4,0 км/с, высоких значений показателя преломления 2,6 и фотоупругих постоянных 0,175 является эффективной средой акустооптического взаимодействия в широком оптическом диапазоне от 0,4 до 14 микрон;

15. Обнаружено необычное для сегнетоэлектриков поведение фотоупругости кристаллов SBN в области фазового перехода – уменьшение до нуля фотоупругой постоянной р31 при температуре, близкой к температуре Кюри. Показано, что подобный эффект определяется вкладом в фотоупругость аномально большого электрооптического эффекта, пьезоэлектрического эффекта и подавлением температурной аномалии диэлектрической проницаемости на частотах порядка 108 Гц.

В результате проведённых комплексных исследований пьезоэлектрических, акустических и акустооптических свойств пьезоэлектриков в широком диапазоне частот упругих волн, температур и внешних электрических полей решена важная для практического использования задача в области физики конденсированного состояния – определена группа кристаллов, принадлежащих к семейству лангасита La3Ga5SiO14, обладающих уникальным сочетанием температурной и временной стабильности упруго-пьезо-диэлектрических параметров, низких акустических потерь, значительной величины электромеханической связи и электроупругого эффекта.

Полученные в работе принципиально важные физические результаты по лангаситу, реализованные в основных типах акустоэлектронных устройств имеют большое практическое значение. Они заложили основу становления и развития нового направления в акустоэлектронике - «Исследование и применение монокристаллов семейства лангасита для создания акустоэлектронных устройств стабилизации и селекции частоты радиодиапазона на объёмных и поверхностных акустических волнах».

Выполненные исследования позволили определить направление дальнейшего поиска акустоэлектронных кристаллов с наилучшими свойствами в группе сложных оксидов класса пьезоэлектриков-параэлектриков, изоморфных лангаситу.

Прошедшие 20 лет с момента обнаружения в лангасите термостабильных ориентаций и создания первых образцов основных типов акустоэлектронных устройств на лангасите показали, что данное направление стало приоритетным в акустоэлектронике. Промышленное производство кристаллов лангасита, ланганита и лангатата, фильтров промежуточной частоты систем сотовой связи и цифрового телевидения, датчиков физических величин на этих кристаллах освоено в ряде стран, а исследования кристаллов семейства лангасита проводятся во многих научных центрах мира.

Закономерным результатом дальнейшего развития этого направления явилось получение и исследование в США в 2000-2003 гг. лангаситоподобных кристаллов с упорядоченной структурой Ca3NbGa3Si2O14 и Ca3TaGa3Si2O14 [16], близких по совокупности свойств к идеальному для акустоэлектроники монокристаллу – сильных пьезоэлектриков с нулевым ТКЧ и акустическими потерями менее 0,5 дБ/мкс ГГц2.

В работе показано, что лангасит и изоморфные ему кристаллы являются в настоящее время единственными соединениями, превосходящими высокостабильный и высокодобротный кристаллический кварц - основу современной акустоэлектроники. Эти кристаллы обладают уникальным сочетанием необходимых физических свойств для создания акустоэлектронных компонент с наилучшими достижимыми параметрами. Такие же стабильные как кварц, но более сильные пьезоэлектрики с низкой скоростью поперечных упругих волн и высокой акустической прозрачностью, не имеющие сегнетоэлектрических или структурных фазовых переходов вплоть до температуры плавления кристаллы несомненно будут основой акустоэлектроники ХХI века.

Цитированная литература

1. Леманов В.В., Смоленский Г.А. Гиперзвуковые волны в кристаллах //УФН. 1972. Т.108. № 3. - С. 465-501.

2. Гуляев Ю.В., Проклов В.В., Шкердин Г.Н. Дифракция света на звуке в твердых телах // УФН. 1978. Т. 124. № 1. - С. 61-71.

3. Whatmore R.W. New polar materials: their application to SAW and other devices // J. of Cryst. Growth. 1980. V.48. - р.530-547.

4. Зеленка И. Пьезоэлектрические резонаторы на объемных и поверхностных акустических волнах.- М.: Мир, 1990. - 584 с.

5. Лямов В.Е. Поляризационные эффекты и анизотропия взаимодействия акустических волн в кристаллах. -М.: МГУ, 1983. - 224 с.

6. Струков Б.А., Леванюк А.П. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах.- М.: Наука. Физматлит, 1995. - 304 с.

7. Зайцева М.П., Кокорин Ю.И., Сандлер Ю.М. Нелинейные электромеханические свойства ацентричных кристаллов.-Новосибирск: Наука, 1986. - 160 с.

8. Гринев Б.В., Дубовик М.Ф., Толмачев А.В.. Оптические монокристаллы сложных оксидных соединений. –Харьков: Институт монокристаллов, 2002. - 250 с.

9. Yamada T. Electromechanical properties of oxygen-octahedra ferroelectric crystals // J. Appl. Phys. 1972. V. 43. № 10. -р. 328–338.

10. Белоконева Е.Л., Стефанович С.Ю., Писаревский Ю.В. и др. Уточненные структуры и кристаллохимические закономерности строения и свойств соединений семейства лангасита. // Журнал неорганической химии. 2000. Т.45. №11. -С.1786-1796.

11. Mill B.V., Pisarevsky Yu.V. "Langasite-type materials: from discovery to present state // Proc. 2000 IEEE Inter. Frequency Control Symp. - p. 133-144.

12. Aleksandrov K. S., Sorokin B. P., Turchin P. P., Glushkov D.A. Non-Linear Piezoelectricity in La3Ga5SiO14 Piezoelectric Single Crystal // Ferroelectric Letters. 1992. V.14. -р.115-118.

13. Физическая акустика (под редакцией У. Мэзона). том 3, ч. Б, М.: -Мир, 1968. - 392 с. и том 5. - М.: Мир, 1973. - 332 с.

14. Johnson W.L., Kim S.A., Uda S. Acoustic loss in langasite and langanite // Proc. IEEE Inter. Frequency Control Symp. 2003. -р. 646-649.

15. Механизмы релаксационных явлений в твердых телах. (под ред. В.С.Постникова). -М.: Наука, 1972.- 249 с.

16. Chai, B.H.T., Bustamante A.N.P., Chou M.C. A new class of ordered langasite structure compounds // Proc. IEEE Inter. Frequency Control Symp. 2000. -p. 163-168.

Основное содержание и результаты диссертации отражены в следующих работах:

Статьи в ведущих рецензируемых журналах:

1. Андреев И.А., Шапкин В.В. Электромеханические свойства монокристаллов BaxSr1-xNb2O6 // Физика твёрдого тела. -1979. Т. 21. №5. - С. 1576-1578. (0,19 /0,1 п.л.).

2. Андреев И.А., Иванов Г.А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Высокочастотные упругие волны в сегнетоэлектрическом BaxSr1-xNb2O6 // Физика твёрдого тела. -1981. Т. 23. №2. - С. 628-630. (0,25 п.л./0,06 п.л.).

3. Андреев И.А., Ивлева Л.И. Гиперзвук в монокристалле нового сегнетоэлектрика Ca3(VO4)2 // Физика твёрдого тела. -1981. Т. 23. №12. - С. 3721-3724. (0,25 /0,13 п.л.).

4. Андреев И.А. Фотоупругость BaxSr1-xNb2O6 в области сегнетоэлектрического фазового перехода // Письма в Журнал технической физики. -1982. Т. 8. №17. - С. 1067-1071. (0,31п.л.).

5. Андреев И.А., Кузьминов Ю.С., Полозков Н.М. Слабая температурная зависимость упругих податливостей S11 и S44 кристалла BaxSr1-xNb2O6 вблизи 20 0С // Журнал технической физики. -1983. Т. 53. №8. - С. 1632-1634. (0,25 п.л./0,08 п.л.).

6. Андреев И.А., Дубовик М.Ф. Новый пьезоэлектрик лангасит La3Ga5SiO14 - материал с нулевым температурным коэффициентом частоты упругих колебаний // Письма в Журнал технической физики. -1984. Т. 10. №8. - С. 487-491. (0,31 п.л./0,16 п.л.).

7. Андреев И.А. К 20-летию обнаружения термостабильных упругих свойств кристалла La3Ga5SiO14 и появления термина "лангасит" // Журнал технической физики. -2004. Т. 74. №9. - С. 1-3. (0,19 п.л.).

8. Андреев И.А. Акустоэлектронные компоненты и пьезоэлектрические монокристаллы: современное состояние и применения // Вопросы оборонной техники. 2005. №5/6. - С. 37-44. (0,52 п.л.).

9. Андреев И.А. Влияние электроиндуцированной эллиптической поляризации звука на акустооптическое взаимодействие в LiTaO3 // Оптический журнал. -2005. Т. 72. №10. - С. 79-81. (0,19 п.л.).

10. Андреев И.А. Поляризационный эффект в кристаллах лангасита // Журнал технической физики. -2006. Т. 76. №1. - С. 124-128. (0,31 п.л.).

11. Андреев И.А. Анизотропия и дисперсия скорости и поглощения упругих волн в пьезоэлектрических кристаллах // Известия Российского государственного педагогического университета им. А.И.Герцена. Естественные и точные науки. -2006. март. - С. 27-43. (1 п.л.).