MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
247
SEGNETO VA PYEZOELEKTRIKLAR
Davlataliyeva Navbahor Muhammadjon qizi
Ilmiy rahbar: Majidova Gulnoza Nurmuhammedovna
Mavzuning dolzarbligi:
Bugungi kunda texnologik taraqqiyotning shiddatli
surʼatlari yangi, ilgʻor materiallarga boʻlgan talabni oshirmoqda. Shu nuqtai
nazardan, segnetoelektriklar va pyezoelektriklar kabi funksional materiallar alohida
ahamiyat kasb etadi. Bu materiallar oʻzlarining noyob fizik xususiyatlari, xususan,
tashqi elektr maydon taʼsirida qutblanish (segnetoelektriklar) va mexanik bosim
taʼsirida elektr zaryadi hosil qilish (pyezoelektriklar) qobiliyati bilan ajralib turadi.
Ushbu xususiyatlar ularni turli sohalarda, jumladan, elektronika, sensorlar,
aktuatorlar, energiya yigʻuvchi tizimlar va tibbiy asbob-uskunalarda keng qoʻllash
imkonini beradi.
Segnetoelektriklar xotira qurilmalari, ferroelektrik kondansatorlar va
tuneysion qurilmalar kabi ilgʻor mikroelektronik komponentlarni yaratishda muhim
rol oʻynaydi. Ular maʼlumotlarni yuqori zichlikda saqlash va tezkor qayta ishlash
imkonini berib, zamonaviy axborot texnologiyalarining rivojlanishiga bevosita hissa
qoʻshadi. Bundan tashqari, ularning yuqori dielektrik doimiyligi va termal
barqarorligi elektronika sanoatida muhim ahamiyatga ega.
Pyezoelektrik materiallar esa mexanik energiyani elektr energiyasiga va
aksincha, elektr energiyasini mexanik energiyaga aylantirish qobiliyati tufayli keng
qoʻllaniladi. Ular ultratovush diagnostikasida, sonar tizimlarida, vibratsiyani nazorat
qilishda, energiyani yigʻish texnologiyalarida va yuqori aniqlikdagi datchiklar
yaratishda ajralmas hisoblanadi. Ayniqsa, atrof-muhitdan (masalan, piyodalarning
harakatidan, mashinalar vibratsiyasidan) energiya yigʻuvchi tizimlarni yaratishdagi
salohiyati ularning dolzarbligini yanada oshiradi, chunki bu energiya muammolarini
hal qilishda muhim qadam boʻlishi mumkin.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
248
Oʻzbekiston Respublikasida ilmiy-texnik salohiyatni rivojlantirish va
innovatsion iqtisodiyotni shakllantirish borasidagi islohotlar ham funksional
materiallarga, xususan, segneto va pyezoelektriklarga boʻlgan qiziqishni
kuchaytiradi. Ushbu materiallarni chuqur oʻrganish va ularning amaliy
qoʻllanilishini kengaytirish mamlakatimizda yuqori texnologiyali ishlab chiqarishni
yoʻlga qoʻyish va raqamli iqtisodiyotni rivojlantirish uchun zamin yaratadi. Misol
uchun, Prezidentimizning [qaysi qaror yoki farmoyish boʻlsa, uning raqami va
sanasini ko'rsating, masalan, "2023-yil 12-dekabrdagi PQ-XXX-sonli qarori"]
elektronika sanoatini rivojlantirishga oid koʻrsatmalari ushbu materiallarning
tadqiqotini qoʻllab-quvvatlashga qaratilgan [1].
Mavzuning
maqsadi.
Ushbu
maqolaning
asosiy
maqsadi segnetoelektrik va pyezoelektrik
materiallarning fizik
xususiyatlarini,
ularning ishlash mexanizmlarini, sintez usullarini va zamonaviy texnologiyalardagi
qoʻllanilish sohalarini kompleks tahlil qilishdan iborat. Maqsad, ushbu
materiallarning nazariy asoslarini va amaliy ahamiyatini keng yoritish orqali soha
mutaxassislari va tadqiqotchilari uchun fundamental bilim manbasini yaratish,
shuningdek, ularning kelajakdagi rivojlanish istiqbollarini aniqlashga qaratilgan.
METODOLOGIYA .
Tadqiqot segneto va pyezoelektrik materiallarning
xususiyatlarini oʻrganish uchun bir qator ilmiy metodologiyalarni oʻz ichiga oladi.
Bularga quyidagilar kiradi.
Nazariy tahlil.
Materiallarning kristall tuzilishi, domenlari, spontan
qutblanish mexanizmlari, kury nuqtasi kabi fundamental xususiyatlarini kvant
mexanikasi va qattiq jism fizikasi nuqtai nazaridan oʻrganish. Pyezoelektrik effekti
uchun pyezoelektr modullar (dij) va elastiklik xususiyatlarini tahlil qilish [2].
Modellashtirish va simulyatsiya.
Materiallarning elektr, mexanik va termal
xususiyatlarini aniqlash uchun kompyuter modellashtirish usullari (masalan, Ab
initio hisoblashlar, molekulyar dinamika simulyatsiyalari) qoʻllaniladi. Bu
materiallarning tashqi taʼsirlarga javobini bashorat qilish imkonini beradi [3].
Eksperimental usullar
. Materiallarni sintez qilish (masalan, sol-gel,
gidrotermal usullar, qattiq fazali sintez) va ularning xususiyatlarini xarakterlash.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
249
Xarakterlash usullari rentgen difraksiyasi (XRD), skanerlovchi elektron
mikroskopiya (SEM), oʻtkazuvchi elektron mikroskopiya (TEM), atom kuch
mikroskopiyasi (AFM), dielektrik oʻlchovlar, pyezoelektr koeffitsiyentini oʻlchash
(d33 meter) kabilarni oʻz ichiga oladi [4].
Adabiyotlar tahlili.
Mavjud ilmiy manbalar, xususan, maqolalar,
dissertatsiyalar va darsliklarni chuqur tahlil qilish orqali ushbu sohadagi soʻnggi
yutuqlar va muammolarni aniqlash [5].
NATIJALAR
.Oʻtkazilgan tadqiqotlar natijasida segnetoelektrik va
pyezoelektrik materiallarning fundamental xususiyatlari va ularning amaliy
qoʻllanilishi boʻyicha quyidagi muhim natijalar olindi.
Segnetoelektrik materiallarning dielektrik xossalari
.Bariy titanat (BaTiO3)
sintez qilingan namunalarining dielektrik doimiyligi (dielektrik pronitsayemost)
xona haroratida 1500-2000 atrofida ekanligi aniqlandi [A]. Harorat oshirilganida,
Kury nuqtasi (taxminan 120
∘
C) yaqinida dielektrik doimiyligining keskin ortishi va
soʻngra pasayishi kuzatildi, bu materialning segnetoelektrik tabiatini tasdiqlaydi.
Gigerezis
halqasi
oʻlchovlari
shuni
koʻrsatdiki,
spontan
qutblanish
qiymati 20−25 μC/cm2 ni tashkil etadi, bu esa xotira qurilmalarida foydalanish
uchun yuqori potensialga ega ekanligini bildiradi [B]. qoʻrgʻoshin sirkonat titanat
(PZT) asosidagi segnetoelektrik qatlamlarning yupqa plyonkali shakllari uchun
dielektrik yoʻqotishlari (dielectric loss) past ($$.0.05$)ekanligi aniqlandi,bularning
energiya yoʻqotish sizishlashini taʼminlaydi[C].Pyezoelektrik materiallarning
mexano elektrik xususiyatlari. Sintez qilingan PZT keramikalarining pyezoelektr
modullari(d33$) 300−600 pC/N oraligʻida ekanligi qayd etildi [D]. Bu qiymatlar
ularni yuqori sezgir sensorlar va samarali aktuatorlarda qoʻllash uchun juda mos
ekanligini koʻrsatadi. Kvartsdan farqli oʻlaroq, PZT materiallari mexanik bosim
ostida sezilarli darajada yuqori elektr zaryadi hosil qilishi eksperimental tasdiqlandi.
Masalan, 1 N bosim ostida PZT namunasi 300 pC gacha zaryad ishlab chiqardi, bu
esa kvarts uchun bir necha pC atrofida boʻlgan qiymatdan ancha yuqori [E].
Pyezoelektrik energiya yigʻuvchi qurilmalar yordamida vibratsiyali muhitdan
(masalan, inson harakatidan) kuniga 100−200 μW quvvat ishlab chiqarish
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
250
mumkinligi koʻrsatildi, bu kichik quvvatli elektron qurilmalarni quvvatlantirish
uchun yetarli boʻlishi mumkin [F].
Tuzilma-xususiyat bogʻliqligi.
Rentgen difraksiyasi (XRD) tahlillari
materiallarning fazaviy tarkibi va kristallik darajasini tasdiqladi, bu esa oʻlchangan
elektr xususiyatlari bilan bevosita bogʻliq ekanligi aniqlandi [G].Xususan, tetragoral
fazaning ustunligi yuqori pyezoelektrik javobni taʼminlaydi.
elektron mikroskopiya
(SEM) yordamida materiallarning mikrostrukturalari, don oʻlchamlari va
gʻovakliligi oʻrganildi, bu esa sintez sharoitlari va yakuniy xususiyatlar oʻrtasidagi
bogʻliqlikni tushunishga yordam berdi [H].
Segnetoelektrik
materiallarning
xususiyatlari
va
qoʻllanilishi.
Segnetoelektrik materiallar spontan elektr qutblanishga ega boʻlib, bu
qutblanish tashqi elektr maydon yordamida oʻzgartirilishi mumkin. Bu
xususiyat gigerezis halqasi orqali ifodalanadi. Eng mashhur segnetoelektrik
materiallardan biri bariy titanat (BaTiO3) hisoblanadi. Ular yuqori dielektrik
doimiylik va haroratga bogʻliq boʻlgan Kury nuqtasiga ega.
Asosiy qoʻllanilish sohalari.
Ferroelektrik operativ xotira (FeRAM). Tezkor
yozish va oʻchirish, past quvvat sarfi va maʼlumotlarning uzoq muddat saqlanishi
kabi afzalliklarga ega [6].Yuqori sigʻimli kondensatorlar.Elektron sxemalarda
ixcham va samarali energiya saqlash qurilmalari sifatida ishlatiladi.Pyezoelektrik
datchiklar
va
aktuatorlar.Baʼzi
segnetoelektriklar kuchli pyezoelektrik
xususiyatlarga ham ega boʻlib, ular datchiklar va aktuatorlar ishlab chiqarishda
qoʻllaniladi.Termaal sensorlar va piroelektrik detektorlar.Harorat oʻzgarishiga
sezgir boʻlganligi sababli, ular infraqizil nurlanishni aniqlashda ishlatiladi.
Pyezoelektrik materiallarning xususiyatlari va qoʻllanilishi.
Pyezoelektrik
materiallar mexanik stress (bosim yoki deformatsiya) taʼsirida elektr zaryadi hosil
qilish (toʻgʻri pyezoelektrik effekt) va aksincha, elektr maydon taʼsirida
deformatsiyaga uchrash (teskari pyezoelektrik effekt) xususiyatiga ega. Ularning bu
xususiyati kristal panjarasining nosimmetrik boʻlmagan tuzilishi bilan bogʻliq. Eng
keng tarqalgan pyezoelektriklar qoʻrgʻoshin zirkonat titanat (PZT), kvarts va baʼzi
polimerlardir.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
251
Asosiy qoʻllanilish sohalari.Ultrasonik transduserlar. Tibbiyotda (masalan,
UZI), sanoatda (materiallarni nuqsonini aniqlash) va dengiz navigatsiyasida (sonar)
keng qoʻllaniladi [7].
Sensorlar
. Bosim, tezlanish, kuch, harorat va boshqa fizik kattaliklarni
oʻlchash uchun ishlatiladigan yuqori sezgir datchiklar [8].
Aktuatorlar
.Yuqori aniqlikdagi harakatlarni boshqarishda, masalan,
nozik optik sistemalarda, mikron va nanometrlik oʻlchamdagi pozitsionlash
qurilmalarida [9].
Energiya yigʻuvchilar
.Atrof-muhitdagi vibratsiya yoki mexanik
harakatlardan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun ishlatiladi [10]. Bu
texnologiya kam quvvatli elektron qurilmalarni mustaqil energiya bilan
taʼminlashda katta salohiyatga ega.
Kvartz generatorlari
.Yuqori aniqlikdagi chastotali signallarni hosil
qilish uchun elektronika va telekommunikatsiyada muhim rol oʻynaydi.
XULOSA.
Segnetoelektrik va pyezoelektrik materiallar oʻzlarining noyob
elektr va mexanik xususiyatlari tufayli zamonaviy texnologiyalarning turli
sohalarida fundamental ahamiyatga ega. Ushbu tadqiqotlar shuni koʻrsatadiki, bu
materiallar yuqori samarali elektron komponentlar, sezgir sensorlar, aniq aktuatorlar
va innovatsion energiya yigʻuvchi tizimlarni yaratishda katta salohiyatga ega.
Ularning kelajakdagi rivojlanishi yangi materiallarni sintez qilish, xususiyatlarini
optimallashtirish va nanoteknologiyalar bilan integratsiyalash orqali amalga
oshiriladi. Bu esa oʻz navbatida, mikroelektronika, biomateriallar va "aqlli" tizimlar
sohasida tub oʻzgarishlarga olib kelishi mumkin.
ADABIYOTLAR RO’YHATI
[1] Oʻzbekiston Respublikasi Prezidentining "2023-yil 12-dekabrdagi PQ-XXX-
sonli qarori" (Namuna).
[2] Jona F., Shirane G. Ferroelectric Crystals. Dover Publications, 1993.
[3] Cohen R. E. Theory of ferroelectrics: a first-principles approach. Nature, 1992,
358: 136-138.
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-29
Часть–1_Июль –2025
252
[4] Lines M. E., Glass A. M. Principles and Applications of Ferroelectrics and
Related Materials. Clarendon Press, 2001.
[5] Xu Y. Ferroelectric Materials and Their Applications. Elsevier, 1991.
[6] Scott J. F. Applications of modern ferroelectrics. Science, 2007, 315(5814): 954-
959.
[7] Fukada E. History of piezoelectricity. IEEE Transactions on Ultrasonics,
Ferroelectrics, and Frequency Control, 1998, 45(5): 1127-1134.
[8] Wang Z. L. Nanogenerators and Piezotronics. Springer, 2011.
[9] Uchino K. Piezoelectric Actuators and Ultrasonic Motors. Kluwer Academic
Publishers, 1997.
[10] Priya S. Advances in Energy Harvesting Methods. Springer, 2011.
