Формирование и эволюция заряженных доменных стенок в монокристаллах ниобата лития и танталата лития тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Пряхина Виктория Игоревна

• Пряхина Виктория Игоревна
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Пряхина Виктория Игоревна

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Деполяризующее поле и процессы экранирования

1.2 Нейтральные и заряженные доменные стенки

1.3 Стадии эволюции доменной структуры

1.4 Формирование доменной структуры в условиях неэффективного экранирования

1.5 Формирование доменной структуры в отсутствие внешнего электрического поля

1.5.1 Под действием пироэлектрического поля

1.5.2 При фазовом переходе

1.5.3 В результате диффузии

1.6 Ниобат лития и танталат лития

1.6.1 Особенности структуры и состава

1.6.2 Отжиг в восстановительной атмосфере

1.6.3 Пороговое поле

1.6.4 Доменная структура

1.7 Краткие выводы к главе

Глава 2. Исследуемые образцы, экспериментальные установки и методики

2.1 Исследуемые материалы

2.2 Подготовка образцов

2.2.1 Ионно-плазменное облучение

2.2.2 Отжиг в вакууме

2.2.3 Высокотемпературный отжиг в парах лития и на воздухе

2.2.4 Сравнение выбранных методов обработки

2.3 Экспериментальные установки и методы для исследования

модифицированных свойств

2.3.1 Оптическая плотность, электропроводность и их пространственное

распределение

2.3.2 Пространственное распределение концентрации Li

2.3.3 Распределение электрического поля

2.4 Переключение поляризации и эволюция доменной структуры

2.5 Визуализация статической доменной структуры

2.5.1 Методы визуализации доменной структуры на поверхности

2.5.2 Методы визуализации доменной структуры в объеме

Глава 3. Влияние ионно-плазменного облучения на формирование доменной структуры в CLN и ^Т

3.1 Увеличение электропроводности и оптической плотности приповерхностного слоя

3.2 Эволюция доменной структуры при переключении поляризации

3.3 Форма изолированных доменов в объеме

3.4 Заряженные доменные стенки

3.5 Уменьшение порогового поля

3.6 Пространственное распределение электрического поля в объеме пластины

3.7 Эволюция доменной структуры с одновременной регистрацией распределения электрического поля

3.8 Выводы к главе

Глава 4. Влияние отжига в вакууме на формирование доменной структуры в CLN

4.1 Распределение электропроводности и электрического поля

4.2 Приповерхностные нанодомены и морфология поверхности

4.3 Эволюция доменной структуры

4.3.1 Влияние низкотемпературного отжига

4.3.2 Влияние высокотемпературного отжига в вакууме

4.3.3 Стадии прямого прорастания

4.4 Форма доменов

4.5 Выводы к главе

Глава 5. Влияние отжига в парах лития на формирование доменной структуры

в ЬТ

5.1 Распределение состава

5.2 Исходная доменная структура

5.3 Воздействие приложения напряжения на исходную доменную структуру

5.4 Доменная структура, сформированная под действием пироэлектрического поля

5.5 Выводы к главе

Заключение

Благодарности

Список условных обозначений и сокращений

Список использованных источников

Список публикаций по теме диссертации

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование и эволюция заряженных доменных стенок в монокристаллах ниобата лития и танталата лития»

Введение

Актуальность темы исследования и степень ее разработанности.

Интерес к исследованиям сегнетоэлектриков объясняется сочетанием физических свойств и возможностью формирования доменной структуры заданной конфигурации, что позволяет создавать уникальные элементы для устройств микроэлектроники и нелинейно-оптических схем. По мере развития прикладного применения появляются новые требования к материалам, необходимость выявления определенных закономерностей.

Одноосные сегнетоэлектрики семейства ниобата лития (Ь№) и танталата лития (ЬТ) находят широкое применение, благодаря уникальному сочетанию электрооптических, нелинейно-оптических, акустических и пьезоэлектрических свойств, а также возможности создания контролируемой доменной структуры [13]. LN и ЬТ являются модельными объектами для исследований, поскольку они обладают сравнительно простой доменной структурой со 180° доменными стенками и высокой температурой Кюри (Тс). Сегнетоэлектрическая фаза изоморфных LN и ЬТ стабильна в широком диапазоне состава, поскольку выращиваемые конгруэнтные кристаллы (CLN и СЬТ) имеют состав с дефицитом лития (около 48,5 мол.%), что существенно отражается на их свойствах.

Создание контролируемой доменной структуры получило название доменной инженерии. В последние десятилетия с развитием микроэлектроники возник особый интерес к инженерии доменных стенок, где ключевым объектом является непосредственно доменная стенка [4]. Заряженные доменные стенки (ЗДС) с высокой электропроводностью могут быть использованы в качестве подвижного электронно-активного интерфейса в цельном непроводящем материале [5, 6]. Наличие связанных зарядов на ЗДС приводит к увеличению их электропроводности на несколько порядков по сравнению с электропроводностью материала. Величина электропроводности ЗДС типа «голова-к-голове» и «хвост-к-хвосту» различается и зависит от подвижности носителей заряда [7, 8]. Очевидно, что для формирования стабильных ЗДС необходимо обеспечить эффективную компенсацию деполяризующего поля. Одним из способов является создание

пространственно неоднородного распределения носителей, приводящего к возникновению внутреннего поля смещения.

Формирование доменной структуры в пространственно неоднородных условиях является важной фундаментальной задачей, поскольку процесс переключения поляризации может рассматриваться как аналог фазового превращения первого рода, а для описания экспериментально наблюдаемых различных метастабильных доменных структур может использоваться кинетический подход [9]. Таким образом, исследование процессов контролируемого создания ЗДС и имеет фундаментальное и прикладное значение.

Цель работы - экспериментальное исследование формирования и эволюции доменной структуры с ЗДС в монокристаллах одноосных сегнетоэлектриков LN и LT с модифицированными приповерхностными слоями и градиентом состава.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:

1. Экспериментально изучить влияние ионно-плазменного облучения и отжига в вакууме на электропроводность и оптические свойства CLN и ^Т.

2. Изучить изменение пороговых полей переключения поляризации в результате ионно-плазменного облучения и отжига в вакууме CLN и ^Т.

3. Исследовать эволюцию доменной структуры при переключении поляризации и формирование ЗДС в СLN и ^Т после ионно-плазменного облучения 7+ полярной поверхности.

4. Исследовать эволюцию доменной структуры при переключении поляризации и формирование ЗДС в СLN после отжига в вакууме с модификацией обеих полярных поверхностей.

5. Исследовать особенности исходной доменной структуры, образующейся в результате охлаждения после фазового перехода, в LT с различным пространственным распределением состава.

6. Исследовать изменение формы изолированных доменов с глубиной в СLN и LT с приповерхностными слоями, модифицированными высокотемпературным отжигом.

Научная новизна.

Продемонстрированы эффект внутриобъемного переключения поляризации и формирование ЗДС в модифицированных образцах с повышенной электропроводностью в поверхностных слоях.

Обнаружен рост изолированных доменов в форме звезд и многоугольников с вогнутыми углами, а также ветвление растущих доменов в модифицированных образцах. Особенности формы отнесены за счет неоднородного распределения остаточного деполяризующего поля на доменной стенке в условиях запаздывания экранирования.

Показано, что увеличение электропроводности в поверхностных модифицированных слоях приводит к значительному уменьшению пороговых напряжений за счет неоднородного распределения поля в объеме.

Практическая и теоретическая значимость работы.

Выявленные закономерности влияния ионно-плазменного облучения и отжига в вакууме на форму доменов и образование ЗДС могут быть использованы для развития методов доменной инженерии и инженерии доменных стенок.

Продемонстрирована возможность объяснения процессов формирования доменных структур с ЗДС и изолированных доменов разнообразной формы в рамках кинетического подхода, использующего аналогию между ростом доменов при переключении поляризации и фаз при фазовом превращении.

Положения, выносимые на защиту:

1. Уменьшение порогового напряжения переключения поляризации в СLN и ^Т после ионно-плазменного облучения обусловлено значительным увеличением электропроводности облученного слоя, приводящим к неоднородному распределению электрического поля в объеме пластины и уменьшению толщины переключаемого слоя.

2. Качественное изменение формы изолированных доменов при переключении поляризации в растущем поле в CLN и ^Т с модифицированным поверхностным слоем обусловлено неоднородным пространственным

распределением остаточного деполяризующего поля на доменной стенке при запаздывании экранирования.

3. Формирование ЗДС вблизи 7- полярной поверхности при переключении поляризации в отожженном в вакууме CLN обусловлено разрастанием нанодоменов, возникших при охлаждении под действием пироэлектрического поля и заэкранированных при повышенных температурах.

4. Уменьшение порогового напряжения вблизи 7- поверхности CLN после отжига в вакууме обусловлено полем, создаваемым градиентом концентрации экранирующих зарядов вблизи модифицированного поверхностного слоя с увеличенной электропроводностью.

5. Изменение формы ЗДС, возникающей в LT с градиентом состава, и образование изолированных доменов обусловлены воздействием пироэлектрического поля при охлаждении после отжига.

Объекты исследования:

- в монокристаллических пластинах CLN и ^Т, модифицированных ионно-плазменным облучением и отжигом в вакууме, исследовались эволюция доменной структуры при переключении поляризации во внешнем электрическом поле, а также доменная структура с ЗДС, сформированная в результате переключения;

- в монокристаллических пластинах LT с градиентом состава исследовалась доменная структура с ЗДС, сформированная в результате охлаждения после фазового перехода.

Методология и методы исследования. Экспериментальное исследование свойств модифицированных пластин и доменной структуры проводилось с использованием современного аналитического оборудования. Исследование эволюции доменной структуры проводилось при помощи оптической поляризационной микроскопии. Визуализация статической доменной структуры на поверхности пластин проводилась с помощью силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика (СМПО), а также после селективного травления с помощью оптической микроскопии и сканирующей электронной микроскопии

(СЭМ). Для визуализации статической доменной структуры в объеме использовались конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния (КМКР) и микроскопия генерации второй гармоники (МГВГ) Черенкова. Для определения состава пластин использовались оптическая спектрофотометрия и спектроскопия комбинационного рассеяния. Для определения пространственного распределения электрического поля была разработана оптическая схема на основе линейного электрооптического эффекта, использующая интерферометрический метод.

Достоверность проведенных исследований обеспечивается применением поверенных и калиброванных средств измерений, аттестованных методик измерений, надежной статистикой экспериментов, применением современных и независимых методов обработки экспериментальных данных, согласием с результатами других авторов и непротиворечивостью известным физическим моделям. Достоверность расчетов подтверждается обоснованностью принятых допущений и согласованностью с экспериментальными результатами.

Апробация результатов. Основные результаты работы были представлены автором лично на 14 российских и международных конференциях и симпозиумах: 1) Joint international symposium ISFD-11-RCBJSF (Екатеринбург, 2012); 2) 21st International conference on Ion-Surface Interactions (ISI-2013, Ярославль); 3) 20я и 21я Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС-XX, Красноярск, 2014; ВКС-XXI, Казань, 2017); 4) International conference "Piezoresponse force microscopy and nanoscale phenomena in polar materials" (PFM-2014, Екатеринбург);

5) Joint international symposium RCBJSF-FM&NT (Riga, Latvia, 2014);

6) International workshop on phase transitions and inhomogeneous states in oxides (PTISO, Казань, 2015); 7) International workshop "Modern nanotechnologies" (IWMN, Екатеринбург, 2015; 2016); 8) Joint ISAF-ECAPD-PFM conference (Darmstadt, Germany, 2016); 9) International conference "Scanning probe microscopy" (SPM, Екатеринбург, 2017, 2018); 10) Russia/CIS/Baltic/Japan symposia on ferroelectrics (RCBJSF, Санкт-Петербург, 2018); 11) European conferences on applications of polar dielectrics (ECAPD, Москва, 2018).

Публикации и личный вклад автора. Основные результаты исследований опубликованы в 38 печатных работах, в том числе в 5 статьях в рецензируемых научных изданиях из перечня ВАК и в 33 тезисах международных и всероссийских конференций. Диссертационная работа выполнена с использованием оборудования Уральского центра коллективного пользования «Современные нанотехнологии» ИЕНиМ УрФУ в рамках исследований, проводимых при частичной поддержке РФФИ (гранты 12-02-31377 мол_а, 13-02-01391 а), Министерства образования и науки РФ (грант 2.1984.2011), гранта компании «ОПТЭК» по поддержке НИР молодых ученых (2012 г.), грантов УрФУ на выполнение НИР молодыми учеными (№1.2.1.5/85 2013 г., 1.2.2.2-14/109 2014 г.), а также стипендий Губернатора Свердловской области (2017/18 уч.г.) и Президента РФ по приоритетным направлениям модернизации и технологического развития российской экономики (приказ №873 от 29.10.2012 г., №1029 от 30.08.2013 г., №418 от 22.04.2015 г.).

Основные результаты работы были получены лично автором или при его активном участии. Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились с научным руководителем д.ф.-м.н., профессором В.Я. Шуром. Анализ и обработка результатов проводились лично автором. Эксперименты по исследованию доменной структуры в отожженных и облученных кристаллах проводись совместно с с.н.с. к.ф.-м.н. Д.О. Аликиным. Визуализация доменной структуры методами оптической микроскопии и СЭМ проводилась лично автором, методом СМПО - совместно с Д.О. Аликиным, методом МГВГ - совместно с н.с. М.С. Небогатиковым и Д.О. Аликиным, исследования методом КМКР - совместно с с.н.с. к.ф.-м.н. П.С. Зеленовским. Ионно-плазменное облучение и вакуумный отжиг образцов осуществлялись совместно с к.ф.-м.н. С.А. Негашевым; УТБ отжиг - совместно с м.н.с. Е.Д. Грешняковым.

Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, списка условных обозначений и сокращений, списка литературы. Общий объем работы составляет 125 страниц, включая 78 рисунков, 4 таблицы, список литературы из 156 наименований.

Глава 1. Литературный обзор 1.1 Деполяризующее поле и процессы экранирования

Сегнетоэлектрики - класс веществ, обладающих спонтанной электрической поляризацией Ps, которая сохраняется в отсутствие электрического поля в определенном температурном диапазоне (полярная фаза). Приложение электрического поля позволяет изменить направление Ps на противоположное (переключение поляризации). В зависимости от того, вдоль каких кристаллографических осей может быть направлена Ps, различают одноосные и многоосные сегнетоэлектрики. Пространственно связанные области с одинаковым направлением поляризации называются доменами, а граница раздела между ними доменной стенкой. Сегнетоэлектрики также проявляют пьезоэлектрическую и пироэлектрическую активность [10, 11].

Наличие спонтанной поляризации создает в монодоменном кристалле макроскопический дипольный момент. В результате такого распределения заряда возникает деполяризующее поле (Е^р), величина которого в объеме кристалла может быть оценена как:

Е"ер = '/е0£ь, (1.1)

где еь - диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика, ео - электрическая постоянная, что по общим оценкам превышает величину коэрцитивного поля на порядок [10-14]. Деполяризующее поле в монодоменном кристалле компенсируется совокупностью механизмов экранирования, условно разделяемых на внутренние и внешние. В случае недостаточного или полностью отсутствующего экранирования сегнетоэлектрический кристалл будет разбиваться на домены (полидоменное состояние).

Внешнее экранирование деполяризующего поля может происходить за счет распределенных на поверхности образца внешних зарядов, возникающих в результате адсорбции на поверхности ионов из окружающей среды или перераспределения носителей заряда в нанесенном на поверхность электроде. Однако существование на поверхности сегнетоэлектрика собственного

диэлектрического слоя, толщина которого (Ь) достигает нескольких сотен нанометров, не позволяет процессам внешнего экранирования полностью компенсировать деполяризующее поле [9, 10, 12, 13]. Такой диэлектрический зазор, пространственно разделяющий заряды в объеме и на внешней поверхности сегнетоэлектрика, приводит к существованию остаточного деполяризующего поля (Егй):

Ега = Е"ер — Еех.зсг — ~ , (1.2)

"О £8£0

где Еех.зег - поле внешнего экранирования, йо - толщина образца, еь - диэлектрическая проницаемость диэлектрического слоя.

Компенсация остаточного деполяризующего поля Егй происходит за счет механизмов внутреннего (или объемного) экранирования, таких как объемная проводимость, переориентация дефектных диполей, инжекция заряда через диэлектрический зазор. В зависимости от внешних условий, а также свойств самого материала, объемное экранирование обеспечивается при преобладании одного из механизмов или их совокупным вкладом.

Объемная проводимость осуществляется за счет перераспределения в объеме кристалла свободных носителей заряда. Наиболее эффективен этот механизм в сегнетоэлектриках-полупроводниках с электронно-дырочной проводимостью, а также при повышенных температурах в диэлектриках, когда прыжковая проводимость сменяется ионной [12, 15].

Точечные дефекты в структуре кристалла могут организоваться в дефектные кластеры, обладающие собственной поляризацией, отличной от Ps. Возникающие дефектные диполи приводят к появлению поля смещения и стабилизируют доменную структуру [10, 16-19].

Инжекция заряда через диэлектрический зазор может происходить в результате возникновение сильного электрического поля в диэлектрическом зазоре в результате внешнего экранирования [20, 21].

Процессы внешнего экранирования являются достаточно быстрыми - время экранирования составляет порядка микросекунд, что меньше характерных времен

переключения поляризации; тогда как внутреннее экранирование значительно медленней (от миллисекунд до месяцев) процесса переключения поляризация [9].

1.2 Нейтральные и заряженные доменные стенки

Доменные стенки являются однородной границей раздела разных направлений поляризации в сегнетоэлектрике и различаются в зависимости от угла между направлениями Ps в соседних доменах. В одноосных сегнетоэлектриках существуют только 180° доменные стенки, тогда как в многоосных возможно одновременное присутствие нескольких типов - как 180°, так и с меньшими углами (109°, 90°, 71° и др.).

180° доменная стенка является нейтральной, если она ориентирована строго вдоль полярной оси (Рисунок 1.1 а). Заряженная доменная стенка (ЗДС) характеризуется отклонением от этого нейтрального положения на угол 0 (Рисунок 1.1 б, в) [7, 8]. В зависимости от взаимного направления Ps в соседних доменах различают заряженные доменные стенки (ЗДС) типа «голова-к-голове», либо «хвост-к-хвосту».

Наличие ЗДС приводит к появлению связанного заряда, величина которого определяется как 2Ps sin в и будет максимальной для поперечной стенки. Возникающее сильное электрическое поле приводит к накоплению на ЗДС свободного заряда и резкому увеличению ее электропроводности [7, 8, 22-24]. Электропроводность по ЗДС может быть на несколько порядков выше электропроводности самого материала. Показано, что электропроводность различается не только между ЗДС и материалом, но и между ЗДС разного типа [7, 25], что обусловлено различной подвижностью соответствующих носителей.

Экспериментально электропроводность металлического типа по сегнетоэлектрическим ЗДС за счет свободных носителей была подтверждена только в последние годы [5, 26], несмотря на то, что теоретическое описание явления было сделано еще в 1970-е годы [27].

Рисунок 1.1 - (а) Нейтральная доменная стенка, (б) наклонная и (в) поперечная ЗДС типа (б) «голова-к-голове» и (в) «хвост-к-хвосту».

Структура доменной стенки отличается от доменов, которые она разделяет. Состояние сегнетоэлектрика можно описать как пространственное распределение вектора спонтанной поляризации Ps (в более общем случае - параметра порядка). Для каждого домена значение Ps постоянно, пространственно однородно и одинаково по модулю между различными доменами. Доменная стенка, являясь переходной областью между разнонаправленными доменами, представляет собой область, где величина Ps существенно отклоняется (уменьшается) от этого характерного для доменов значения [14, 28]. Поскольку в этой переходной области нарушается симметрия кристалла, доменные стенки могут обладать отличными от остального кристалла свойствами (например, повышенной электропроводностью). Толщина доменной стенки таким образом может быть охарактеризована как ширина области, в которой существенно изменяется Ps (Рисунок 1.2).

Р/Ро

28

Рисунок 1.2- Толщина доменной стенки (28) как распределение Ря между антипараллельными доменами.

Теоретические расчеты предсказывают доменную стенку толщиной до нескольких постоянных решетки. С микроскопической точки зрения уменьшение поляризации означает смещение положения ионов решетки от их равновесного

положения в полярной фазе «глубоко» в домене. Множество экспериментальных методов, позволяющих наблюдать доменную стенку, дают различные значения ее толщины (от бесконечно тонкой до нескольких микрон [14]). Это связано с тем, что свойства, зависящие от параметра порядка, могут распространять свое влияние значительно дальше, чем изменение самого параметра порядка. Кроме того, толщина доменной стенки может увеличиваться вблизи поверхности [29].

Прямые методы наблюдения, позволяющие увидеть смещения атомов в кристаллической решетке, соотносятся с теоретическими предсказаниями и показывают, что толщина нейтральной доменной стенки составляет несколько постоянных решетки (Рисунок 1.3). По данным просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения толщина ЗДС значительно превосходит толщину нейтральной доменной стенки [30]. Нейтральные доменные стенки могут обладать локальными неоднородностями (извилистость стенки); таким образом нейтральная стенка может быть локально заряжена [31]. Несмотря на количество таких неоднородностей, «прямые» участки между ними будут изоляторами, и макроскопическом масштабе такая стенка не проявит свойств заряженной.

•• •• > ♦ »> Н Г 1 —1

• • • • .....1 1 > ! •.....•

• • • • ........ \ ( к . >.....•.....•

• • • 1 • • —, ОоОоО ^ 5 ■— . р • • • • > • . . . 5Х оОоОо* •

^ ^ р • • • ГБ. . . -

• •••••• ** 3 8яс:е:згдв

Рисунок 1.3 - Смещение атомов решетки вблизи доменной стенки (толщина доменной стенки выделена сплошной линией) [30].

Доменная стенка является важным объектом при визуализации доменной структуры. Несмотря на то, что реальная толщина доменной стенки составляет несколько постоянных решетки, напряжения и деформации решетки распространяют свое влияние на материал вблизи стенки на расстояние от нескольких нанометров до микрон в зависимости от чувствительности метода [14].

Методы визуализации доменной структуры основаны на выявлении

контраста соседних доменов или доменной границы между ними путем измерения определенных физических параметров.

Визуализация доменной структуры на поверхности кристалла основана на определении распределения заряда, соответствующего расположению доменов в приповерхностном слое. Это может быть непосредственная регистрация заряда, или рельеф поверхности, сформированный в соответствие с распределением заряда. Данные о доменной структуре на поверхности являются усредненными по приповерхностному слою (пространственное разрешение), глубина которого зависит от выбранного метода. Полученная таким методом информация не позволяет отличить сквозной домен от приповерхностного (глубиной до нескольких микрон) и нейтральную прямую доменную стенку от заряженной наклонной. Однако безусловное преимущество этих методов заключается в возможности достигать высокого латерального разрешения.

Методы визуализации доменов в объеме сегнетоэлектрика основаны на исследовании структурных изменений, отличных для разнонаправленных доменов или вблизи доменной стенки. Использование (в качестве возбуждающего сигнала) лазерного излучения позволяет проводить фокусировку не только на поверхности, но и в объеме пластины, а применение в системе регистрации сигнала конфокального отверстия - улучшать латеральное и пространственное разрешение. Возможность получения серии «сечений» доменов на разной глубине позволяет реконструировать трехмерные изображения доменной структуры.

1.3 Стадии эволюции доменной структуры

Для описания процесса переключения поляризации под действием внешнего электрического поля используется кинетический подход, основанный на аналогии эволюции доменной структуры с фазовым превращением первого рода [3, 9, 32]. Эволюция доменной структуры рассматривается как результат термоактивационного образования одно- (Ш), двух- (2Б) и трехмерных (3Б) зародышей (доменов минимальных размеров) (Рисунок 1.4), вероятность появления которых определяется энергией активации и неодинакова для разных размерностей (Ш > 2Б > 3Б).

Е\ос Е#. + Ейер + Еехзгс + Е*

Рисунок 1.4 - Схематичное изображение зародышей доменов

разных размерностей [3].

Вероятность возникновения нового зародыша определяется величиной локального поля Еье, состоящего из вкладов внешнего поля Еех (приложенное к электродам напряжение), деполяризующего поля Еаер, и полей внешнего Еех^т и внутреннего экранирования Еъ^ег.

—* —* —»

^Ъ.БСГ (1.3)

Рост доменов осуществляется при условии, что Еье превосходит пороговое поле Егн, при котором существующая доменная стенка начинает свое движение, причем его величина различна для зародышей разных размерностей: Егн.зБ > Егн.2Б > Егн.ш. Следует отметить, что коэрцитивное поле Ее характеризуется величиной, при которой сосуществуют приблизительно равные области доменов с противоположными направлениями Рб. Ее может превосходить Егн поскольку определяется не только полем, необходимым для зарождения доменов и движения доменной стенки, но также необходимым для движения стенки через центры пиннинга [10, 33].

На основе экспериментальных данных по визуализации кинетики доменной структуры в одноосных сегнетоэлектриках выделяют следующие стадии эволюции (Рисунок 1.5): (1) образование новых доменов (или зародышеобразование); (2) прямое прорастание вдоль полярной оси; (3) боковой рост доменов; (4) слияние доменов (коалесценция); (5) спонтанное обратное переключение [3, 9, 34]. Стадии эволюции доменной структуры могут происходить одновременно в разных областях кристалла, а при исходном полидоменном состоянии переключение поляризации начинается с учетом доменной предыстории.

а

б

в

(111!

2

и ц д I

-__Ь д

и

I

Рисунок 1.5 - Стадии эволюции доменной структуры: (а) образование новых доменов, (б) прямое прорастание, (в) боковой рост, (г) слияние, (д) обратное переключение .

Вероятность появления нового домена (3Б) на первой стадии определяется полем активации, которое зависит от собственных свойств материала и внешних условий. Образование новых доменов начинается как правило на поверхности кристалла (Рисунок 1.5 а), что может быть обусловлено наличием остаточного деполяризующего поля, возникающим из-за существования диэлектрического зазора на поверхности сегнетоэлектрика. Кроме того, в реальных кристаллах появление новых доменов облегчается ввиду неоднородностей поля различного происхождения: неоднородностей на границах электрода, шероховатости поверхности, наличия структурных дефектов.

Прямое прорастание представляет собой быстрый рост появившегося домена в полярном направлении через весь образец, осуществляющийся за счет генерации ступеней на поверхности и их движения в объем вдоль полярного направления (Рисунок 1.5 б). На данном этапе до достижения доменом противоположной поверхности его стенки являются заряженными. Скорость прямого прорастания домена в десятки раз превышает скорость его поперечного роста [9].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пряхина Виктория Игоревна, 2019 год

Список использованных источников

1. Crystal growth, characterization, and domain studies in lithium niobate and lithium tantalate ferroelectrics / V. Gopalan et al. // Handbook of advanced electronic and photonic materials and devices - Elsevier, 2001. - P. 57-114.

2. Volk, T. R. Lithium niobate / T. R. Volk, M. Wöhlecke - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2008. - 250 p.

3. Shur, V. Ya. Nano- and micro-domain engineering in normal and relaxor ferroelectrics / V. Ya. Shur // Handbook of advanced dielectric, piezoelectric and ferroelectric materials / ed. Z.-G. Ye. - Elsevier, 2008. - P. 622-669.

4. Domain wall nanoelectronics / G. Catalan et al. // Rev. Mod. Phys. - 2012. - Vol. 84. - P. 119-156.

5. Charged domain walls in ferroelectrics / T. Sluka et al. // Topological structures in ferroic materials / ed. J. Seidel. - Cham : Springer International Publishing, 2016. -P. 103-138.

6. Bent ferroelectric domain walls as reconfigurable metallic-like channels / I. Stolichnov et al. // Nano Lett. - 2015. - Vol. 15. - P. 8049-8055.

7. Static conductivity of charged domain walls in uniaxial ferroelectric semiconductors / E. A. Eliseev et al. // Phys. Rev. B - 2011. - Vol. 83. - P. 235313.

8. Large and accessible conductivity of charged domain walls in lithium niobate / C. S. Werner et al. // Sci. Rep. - 2017. - Vol. 7. - P. 9862.

9. Shur, V. Ya. Kinetics of ferroelectric domains: Application of general approach to LiNbO3 and LiTaÜ3 / V. Ya. Shur // J. Mater. Sci. - 2006. - Vol. 41. - P. 199-210.

10. Лайнс, М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / М. Лайнс, А. Гласс. - М. : Мир, 1981. - 736 с.

11. Иона, Ф. Сегнетоэлектрические кристалы / Ф. Иона, Д. Ширане. - М. : Мир, 1965. - 556 с.

12. Фридкин, В. М. Сегнетоэлектрики-полупроводники / В. М. Фридкин - М. : Наука, 1976. - 408 с.

13. Барфут, Д. Полярные сегнетоэлектрики и их применения / Д. Барфут, Д. Тейлор. - М. : Мир, 1981. - 526 с.

14. Tagantsev, A. K. Domains in ferroic crystals and thin films / A. K. Tagantsev, L. E. Cross, J. Fousek - New York, NY : Springer New York, 2010. - XIII, 822 p.

15. Properties of lithium niobate / ed. K. K. Wong. - London : INSPEC, 2002. - 417 p.

16. Gopalan, V. Defect-domain wall interactions in trigonal ferroelectrics / V. Gopalan, V. Dierolf, D. A. Scrymgeour // Annu. Rev. Mater. Res. - 2007. - Vol. 37. -P. 449-489.

17. Важенин, В. А. Движение примесных ионов галогенов в германате свинца / В. А. Важенин, К. М. Стариченко, А. В. Гурьев // Физика твердого тела - 1988. -Т. 30. - С. 1443-1447.

18. Quantitative measurement of space-charge effects in lead zirconate-titanate memories / J. F. Scott et al. // J. Appl. Phys. - 1991. - Vol. 70. - P. 382-388.

19. Gopalan, V. Observation of internal field in LiTaO3 single crystals: Its origin and time-temperature dependence / V. Gopalan, M. C. Gupta // Appl. Phys. Lett. - 1996. - Vol. 68. - P. 888-890.

20. Polarization fatigue in ferroelectric films: Basic experimental findings, phenomenological scenarios, and microscopic features / A. K. Tagantsev et al. // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol. 90. - P. 1387-1402.

21. Charge relaxation at the interfaces of low-voltage ferroelectric film capacitors: Fatigue endurance and size effects / I. Stolichnov et al. // Ferroelectrics - 2001. -Vol. 258. - P. 221-230.

22. Tunable metallic conductance in ferroelectric nanodomains / P. Maksymovych et al. // Nano Lett. - 2012. - Vol. 12. - P. 209-213.

23. Time-dependent conduction current in lithium niobate crystals with charged domain walls / V. Ya. Shur et al. // Appl. Phys. Lett. - 2013. - Vol. 103. - P. 102905.

24. Domain wall conduction and polarization-mediated transport in ferroelectrics / R. K. Vasudevan et al. // Adv. Funct. Mater. - 2013. - Vol. 23. - P. 2592-2616.

25. Zuo, Y. Charge compensation of head-to-head and tail-to-tail domain walls in barium titanate and its influence on conductivity / Y. Zuo, Y. A. Genenko, B. X. Xu // J. Appl. Phys. - 2014. - Vol. 116. - P. 044109.

26. Conduction at domain walls in oxide multiferroics. / J. Seidel et al. // Nat. Mater. -

2009. - Vol. 8. - P. 229-234.

27. Vul, B. M. Encountering domains in ferroelectrics / B. M. Vul, G. M. Guro, I. I. Ivanchik // Ferroelectrics - 1973. - Vol. 6. - P. 29-31.

28. Sidorkin, A. S. Domain structure in ferroelectrics and related materials / A. S. Sidorkin - Cambridge : Cambridge International Science Publishing, 2006. - 234 p.

29. Surface effect on domain wall width in ferroelectrics / E. A. Eliseev et al. // J. Appl. Phys. - 2009. - Vol. 106. - P. 084102.

30. Atomic-scale study of electric dipoles near charged and uncharged domain walls in ferroelectric films / C. L. Jia et al. // Nat. Mater. - 2008. - Vol. 7. - P. 57-61.

31. Direct observation of ferroelectric domain walls in LiNbO3: wall-meanders, kinks, and local electric charges / J. Gonnissen et al. // Adv. Funct. Mater. - 2016. -Vol. 26. - P. 7599-7604.

32. Shur, V. Ya. Correlated Nucleation and self-organized kinetics of ferroelectric domains / V. Ya. Shur // Nucleation Theory and Applications / ed. J. W. P. Schmelzer. - Weinheim, FRG : Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2005. -P. 178-214.

33. The influence of 180° ferroelectric domain wall width on the threshold field for wall motion / S. Choudhury et al. // J. Appl. Phys. - 2008. - Vol. 104. - P. 084107.

34. Physical basis of the domain engineering in the bulk ferroelectrics / V. Shur et al. // Ferroelectrics - 1999. - Vol. 221. - P. 157-167.

35. Phenomenological theory of a single domain wall in uniaxial trigonal ferroelectrics: Lithium niobate and lithium tantalate / D. A. Scrymgeour et al. // Phys. Rev. B -Condens. Matter Mater. Phys. - 2005. - Vol. 71. - P. 1-13.

36. Shur, V. Ya. Domain engineering in lithium niobate and lithium tantalate: Domain wall motion / V. Ya. Shur // Ferroelectrics - 2006. - Vol. 340. - P. 3-16.

37. Shur, V. Ya. Kinetics of ferroelectric domain structure: Retardation effects / V. Ya. Shur, E. L. Rumyantsev // Ferroelectrics - 1997. - Vol. 191. - P. 319-333.

38. Characterization of bulk screening in single crystals of lithium niobate and lithium tantalate family / I. S. Baturin et al. // Ferroelectrics - 2008. - Vol. 374. - P. 1-13.

39. Shur, V. Ya. Domain shape instabilities and dendrite domain growth in uniaxial

ferroelectrics / V. Ya. Shur, A. R. Akhmatkhanov // Philos. Trans. R. Soc. A - 2018.

- Vol. 376. - P. 20170204.

40. Formation and evolution of charged domain walls in congruent lithium niobate / V. Ya. Shur et al. // Appl. Phys. Lett. - 2000. - Vol. 77. - P. 3636-3638.

41. Abnormal domain growth in lithium niobate with surface layer modified by proton exchange / M. A. Dolbilov et al. // Ferroelectrics - 2010. - Vol. 398. - P. 108-114.

42. Долбилов, М. А. Исследование формирования микро- и нанодоменных структур в монокристаллах ниобата лития с поверхностным слоем, модифицированным методом протонного обмена : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Долбилов Михаил Александрович - Екатеринбург, 2011. - 160 с.

43. Formation of nanodomain structures during polarization reversal in congruent lithium niobate implanted with ar ions / V. Ya. Shur et al. // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control - 2012. - Vol. 59. - P. 1934-1941.

44. Abnormal domain evolution in lithium niobate with surface layer modified by Cu ion implantation / E. I. Shishkin et al. // Ferroelectrics - 2010. - Vol. 399. - P. 49-57.

45. Аликин, Д. О. Исследование эволюции микро- и нанодоменной структуры в монокристаллах ниобата лития, облученных ионами : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Аликин Денис Олегович - Екатеринбург, 2012. - 141 с.

46. Polarization reversal induced by heating-cooling cycles in MgO doped lithium niobate crystals / V. Ya. Shur et al. // J. Appl. Phys. - 2013. - Vol. 113. - P. 187211.

47. Pyroelectric field assisted ion migration induced by ultraviolet laser irradiation and its impact on ferroelectric domain inversion in lithium niobate crystals / C. Y. J. J. Ying et al. // J. Appl. Phys. - 2013. - Vol. 114. - P. 083101.

48. Мингалиев, Е. А. Формирование нанодоменных структур при переключении поляризации в сильнонеравновесных условиях в монокристаллах германата свинца, ниобата лития и танталата лития : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Мингалиев Евгений Альбертович - Екатеринбург, 2011. - 145 с.

49. Self-organized nanodomain structures arising in lithium tantalate and lithium niobate after pulse heating by infrared laser / M. S. Kosobokov et al. // Ferroelectrics

- 2015. - Vol. 476. - P. 134-145.

50. Formation of the domain structure in CLN under the pyroelectric field induced by pulse infrared laser heating / V. Ya. Shur et al. // AIP Adv. - 2015. - Vol. 5. -Р. 107110.

51. Formation of self-organized domain structures with charged domain walls in lithium niobate with surface layer modified by proton exchange / V. Ya. Shur et al. // J. Appl. Phys. - 2017. - Vol. 121. - P. 104101.

52. Шур, В. Я. Доменная структура одноосных сегнетоэлектриков и процессы экранирования : дис. ... д-ра физ.-мат. наук : 01.04.10 / Шур Владимир Яковлевич. - Екатеринбург, 1990. - 335 с.

53. Ahlfeldt, H. Single-domain layers formed in heat-treated LiTaÜ3 / H. Ahlfeldt // Appl. Phys. Lett. - 1994. - Vol. 64. - P. 3213-3215.

54. Shur, V. Arising and evolution of the domain structure in ferroics / V. Shur, E. Rumyantsev // J. Korean Phys. Soc. - 1998. - Vol. 32. - P. S727-S732.

55. Кузьминов, Ю. С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития / Ю. С. Кузьминов - Москва : Наука, 1987. - 264 с.

56. Kugel, V. D. Domain inversion in heat-treated LiNbÜ3 crystals / V. D. Kugel, G. Rosenman // Appl. Phys. Lett. - 1993. - Vol. 62. - P. 2902-2904.

57. Kugel, V. D. Piezoelectric properties of bidomain LiNbÜ3 crystals / V. D. Kugel, G. Rosenman, D. Shur // J. Appl. Phys. - 1995. - Vol. 78. - P. 5592.

58. Nakamura, K. Ferroelectric domain inversion caused in LiNbÜ3 plates by heat treatment / K. Nakamura, H. Ando, H. Shimizu // Appl. Phys. Lett. - 1987. - Vol. 50. - P. 1413.

59. Domain inversion effects in Ti-LiNbÜ3 integrated optical devices / S. Thaniyavarn et al. // Appl. Phys. Lett. - 1985. - Vol. 46. - P. 933-935.

60. Rosenman, G. Diffusion-induced domain inversion in ferroelectrics / G. Rosenman, V. D. Kugel, D. Shur // Ferroelectrics - 1995. - Vol. 172. - P. 7-18.

61. Ferroelectric crystals for photonic applications / ed. P. Ferraro, S. Grilli, P. De Natale. - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2009. - 422 p.

62. Arizmendi, L. Photonic applications of lithium niobate crystals / L. Arizmendi // Phys. Status Solidi - 2004. - Vol. 201. - P. 253-283.

63. Kurimura, S. Optical application of domain engineering: Polarization-reversed optical devices / S. Kurimura // Ferroelectrics - 2006. - Vol. 340. - P. 91-98.

64. Broadband bright twin beams and their upconversion / M. V. Chekhova et al. // Opt. Lett. - 2018. - Vol. 43. - P. 375.

65. Stoichiometric LiNbO3 single-crystal fibers for nonlinear optical applications / Y. S. Luh et al. // J. Cryst. Growth - 1987. - Vol. 85. - P. 264-269.

66. Weis, R. S. Lithium niobate: Summary of physical properties and crystal structure / R. S. Weis, T. K. Gaylord // Appl. Phys. A Solids Surfaces - 1985. - Vol. 37. -P. 191-203.

67. Sanna, S. LiNbO3 surfaces from a microscopic perspective / S. Sanna, W. G. Schmidt // J. Phys. Condens. Matter - 2017. - Vol. 29. - P. 413001.

68. Physics of ferroelectrics / ed. K. M. Rabe, C. H. Ahn, J. M. Triscone. - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2007. - XII, 388 p.

69. Electron small polarons and bipolarons in LiNbO3 / O. F. Schirmer et al. // J. Phys. Condens. Matter - 2009. - Vol. 21. - P. 123201.

70. Hatano, H. Growth and photorefractive properties of stoichiometric LiNbO3 and LiTaO3 / H. Hatano, K. Kitamura, Y. Liu // Photorefractive Materials and Their Applications 2 / ed. P. Günter, J. P. Huignard. - New York, NY : Springer New York, 2007. - P. 127-164.

71. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны / Н. В. Сидоров et al. - Москва : Наука, 2003. - 255 с.

72. O'Bryan, H. M. Congruent composition and Li-rich phase boundary of LiNbO3 / H. M. O'Bryan, P. K. Gallagher, C. D. Brandle // J. Am. Ceram. Soc. - 1985. - Vol. 68. - P. 493-496.

73. Miyazawa, S. Congruent melting composition of lithium metatantalate / S. Miyazawa, H. Iwasaki // J. Cryst. Growth - 1971. - Vol. 10. - P. 276-278.

74. Schirmer, O. F. Defects in LiNbO3 - I. Experimental aspects / O. F. Schirmer, O. Thiemann, M. Wöhlecke // J. Phys. Chem. Solids - 1991. - Vol. 52. - P. 185-200.

75. Comparative study of defect structures in lithium niobate with different compositions / N. Iyi et al. // J. Solid State Chem. - 1992. - Vol. 101. - P. 340-352.

76. First-principles study on the formation energies of intrinsic defects in LiNbO3 / Q. Li et al. // J. Phys. Chem. Solids - 2007. - Vol. 68. - P. 1336-1340.

77. Stability of intrinsic defects and defect clusters in LiNbO3 from density functional theory / H. Xu et al. // Phys. Rev. B - 2008. - Vol. 78. - P. 174103.

78. Imlau, M. Optical nonlinearities of small polarons in lithium niobate / M. Imlau, H. Badorreck, C. Merschjann // Appl. Phys. Rev. - 2015. - Vol. 2. - P. 040606.

79. Computer-simulation studies of intrinsic defects in LiNbO3 crystals / H. Donnerberg et al. // Phys. Rev. B - 1989. - Vol. 40. - P. 11909-11916.

80. The composition dependence and new assignment of the Raman spectrum in lithium tantalate / L. Shi et al. // Solid State Commun. - 2005. - Vol. 135. - P. 251-256.

81. Domain reversal and nonstoichiometry in lithium tantalate / S. Kim et al. // J. Appl. Phys. - 2001. - Vol. 90. - P. 2949-2963.

82. Experimental and analytical study of defect structures in nonstoichiometric lithium tantalate and lithium niobate / N. Masaif et al. // Phys. Status Solidi - 2003. - Vol. 240. - P. 640-648.

83. Stoichiometric LiNbO3 single crystal growth by double crucible Czochralski method using automatic powder supply system / K. Kitamura et al. // J. Cryst. Growth -1992. - Vol. 116. - P. 327-332.

84. Crystal growth and low coercive field 180° domain switching characteristics of stoichiometric LiTaO3 / K. Kitamura et al. // Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 73. -P. 3073-3075.

85. Characterization of stoichiometric LiNbO3 grown from melts containing K2O / G. I. Malovichko et al. // Appl. Phys. A Solids Surfaces - 1993. - Vol. 56. - P. 103-108.

86. Growth of stoichiometric LiNbO3 single crystals by top seeded solution growth method / K. Polgar et al. // J. Cryst. Growth - 1997. - Vol. 177. - P. 211-216.

87. Preparation and characterization of off-congruent lithium niobate crystals / P. F. Bordui et al. // J. Appl. Phys. - 1992. - Vol. 71. - P. 875-879.

88. Stoichiometry issues in single-crystal lithium tantalate / P. F. Bordui et al. // J. Appl. Phys. - 1995. - Vol. 78. - P. 4647-4650.

89. Tian, L. Domain reversal in stoichlometric LiTaO3 prepared by vapor transport

equilibration / L. Tian, V. Gopalan, L. Galambos // Appl. Phys. Lett. - 2004. -Vol. 85. - P. 4445-4447.

90. Effect of Li diffusion on the composition of LiNbÜ3 at high temperature / Y. L. Chen et al. // J. Cryst. Growth - 2002. - Vol. 242. - P. 400-404.

91. Redfield, D. Optical absorption edge of LiNbÜ3 / D. Redfield, W. J. Burke // J. Appl. Phys. - 1974. - Vol. 45. - P. 4566-4571.

92. A simple method to determine the real composition of LiNbÜ3 crystals / I. Földvari et al. // Cryst. Res. Technol. - 1984. - Vol. 19. - P. 1659-1661.

93. Determination of the Li/Nb ratio in lithium niobate by means of birefringence and Raman measurements / U. Schlarb et al. // Appl. Phys. A Solids Surfaces - 1993. -Vol. 56. - P. 311-315.

94. Wöhlecke, M. Optical methods to characterise the composition and homogeneity of lithium niobate single crystals / M. Wöhlecke, G. Corradi, K. Betzler // Appl. Phys. B - 1996. - Vol. 63. - P. 323-330.

95. Composition dependence of the ultraviolet absorption edge in lithium niobate / L. Kovacs et al. // Appl. Phys. Lett. - 1997. - Vol. 70. - P. 2801-2803.

96. The composition dependence of the Raman spectrum and new assignment of the phonons in LiNbÜ3 / A. Ridah et al. // J. Phys. Condens. Matter - 1997. - Vol. 9. -P. 9687-9693.

97. Composition dependence of the ultraviolet absorption edge in lithium tantalate / C. Bäumer et al. // J. Appl. Phys. - 2003. - Vol. 93. - P. 3102-3104.

98. An optical spectroscopy study of defects in lithium tantalate single crystals / X. He et al. // Üpt. Commun. - 2008. - Vol. 281. - P. 2531-2534.

99. Fontana, M. D. Microstructure and defects probed by Raman spectroscopy in lithium niobate crystals and devices / M. D. Fontana, P. Bourson // Appl. Phys. Rev. - 2015. - Vol. 2. - P. 040602.

100. Determination of the composition of lithium tantalate by means of Raman and ÜH-absorption measurements / L. Shi et al. // Mater. Chem. Phys. - 2006. - Vol. 95. -P. 229-234.

101. Raman spectroscopy study of compositional inhomogeneity in lithium tantalate

crystals / S. M. Kostritskii et al. // Appl. Phys. B Lasers Üpt. - 2009. - Vol. 95. -P. 125-130.

102. Contributing bands to the optical absorption of reduced LiNbÜ3: thermal and optical excitation / A. Garcia-Cabanes et al. // J. Phys. Condens. Matter - 1989. - Vol. 1. -P. 6453-6462.

103. Chemically reduced lithium niobate single crystals: Processing, properties and improved surface acoustic wave device fabrication and performance / P. F. Bordui et al. // J. Appl. Phys. - 1999. - Vol. 85. - P. 3766.

104. Brickeen, B. K. Reducing the pyroelectric effect in lithium niobate Q-switch crystals / B. K. Brickeen, C. Shanta // Üpt. Eng. - 2010. - Vol. 49. - P. 124201.

105. Arizmendi, L. Defects induced in pure and doped LiNbÜ3 by irradiation and thermal reduction / L. Arizmendi, J. M. Cabrera, F. Agullo-Lopez // J. Phys. C Solid State Phys. - 1984. - Vol. 17. - P. 515-529.

106. Dhar, A. Ün the correlation between optical and electrical properties in reduced lithium niobate crystals / A. Dhar, A. Mansingh // J. Phys. D. Appl. Phys. - 1991. -Vol. 24. - P. 1644-1648.

107. Schreck, E. Enhanced electrical surface conductivity of LiNbÜ3 induced by argonion bombardment / E. Schreck, K. Dransfeld // Appl. Phys. A Solids Surfaces -1987. - Vol. 44. - P. 265-268.

108. Formation mechanism of black LiTaÜ3 single crystals through chemical reduction / T. Yan et al. // J. Appl. Crystallogr. - 2011. - Vol. 44. - P. 158-162.

109. Dutt, D. A. Üptical absorption and electron paramagnetic resonance studies of chemically reduced congruent lithium niobate / D. A. Dutt, F. J. Feigl, G. G. DeLeo // J. Phys. Chem. Solids - 1990. - Vol. 51. - P. 407-415.

110. The impact of annealing and evaporation of LiNbÜ3 crystals on their surface composition / A. Lushkin et al. // J. Phys. D. Appl. Phys. - 1999. - Vol. 32. -P. 22-28.

111. Influence of stoichiometry on defect-related phenomena in LiNbÜ3 / A. Garcia-Cabanes et al. // Phys. Rev. B - 1988. - Vol. 37. - P. 6085-6091.

112. Jhans, H. Üptical properties of reduced LiNbÜ3 / H. Jhans, J. M. Honig, C. N. R.

Rao // J. Phys. C Solid State Phys. - 1986. - Vol. 19. - P. 3649-3658.

113. Низкотемпературная электропроводность кристаллов ниобата лития конгруэнтного состава / И. Ш. Ахмадуллин et al. // Физика твердого тела -1998. - Т. 40. - С. 1307-1309.

114. Method for increasing bulk conductivity of a ferroelectric material such as lithium tantalate : pat. 7527755 USA 2009 / R. O. Miles et al. ; заявитель Silicon Light Machines Corporation ; №11/124857 ; заявл. 29.09.05 ; опубл. 05.05.09, 12 с.

115. Jen, S. Black lithium niobate SAW device fabrication and performance evaluation / S. Jen, R. Bobkowski // IEEE Ultrasonics Symposium. Proceedings. An International Symposium - 2000. - P. 269-273.

116. Gopalan, V. Origin and characteristics of internal fields in LiNbO3 crystals / V. Gopalan, M. C. Gupta // Ferroelectrics - 1997. - Vol. 198. - P. 49-59.

117. Gopalan, V. Origin of internal field and visualization of 180° domains in congruent LiTaO3 crystals / V. Gopalan, M. C. Gupta // J. Appl. Phys. - 1996. - Vol. 80. -P. 6099-6106.

118. Комплексное исследование процессов объемного экранирования в монокристаллах семейства ниобата лития и танталата лития / В. Я. Шур et al. // Физика твердого тела - 2010. - Т. 52. - С. 2004-2010.

119. Чезганов, Д. С. Исследование переключения поляризации в монокристаллах ниобата лития и танталата лития при повышенных температурах и в результате воздействия электронного луча : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Д. С. Чезганов - Екатеринбург, 2013. - 174 с.

120. Polarization reversal in MgO:LiNbO3 single crystals modified by plasma-source ion irradiation / V. I. Pryakhina et al. // Ferroelectrics - 2012. - Vol. 439. - P. 20-32.

121. The domain kinetics in congruent lithium niobate modified by low and high energy ion irradiation / D. O. Alikin et al. // Ferroelectrics - 2012. - Vol. 441. - P. 17-24.

122. Нерадовский, М. М. Создание и исследование оптических волноводов с регулярной доменной структурой в ниобате лития : дис. ... канд. физ.-мат. наук : 01.04.07 / Нерадовский М. М. - Екатеринбург, 2016. - 136 с.

123. Domain shape in congruent and stoichiometric lithium tantalate / V. Ya. Shur et al.

// Ferroelectrics - 2002. - Vol. 269. - P. 195-200.

124. Shape of isolated domains in lithium tantalate single crystals at elevated temperatures / V. Ya. Shur et al. // Appl. Phys. Lett. - 2013. - Vol. 103. - P. 242903.

125. Formation of dendrite domain structures in stoichiometric lithium niobate at elevated temperatures / V. Ya. Shur et al. // J. Appl. Phys. - 2012. - Vol. 112. -P.104113.

126. Formation of self-assembled domain structures in lithium niobate modified by Ar ions implantation / D. O. Alikin et al. // Ferroelectrics - 2010. - Vol. 399. - P. 35-42.

127. Астратов, В. Н. Прямое исследование распределения электрического поля в кристалле Bi12GeO20 с помощью поперечного электрооптического эффекта /

B. Н. Астратов, А. В. Ильинский // Физика твердого тела - 1982. - Т. 24. -

C. 108-115.

128. Шур, В. Я. Динамика внутреннего поля в германате свинца и его пространственное рапределение / В. Я. Шур, Н. В. Коровина, А. Л. Груверман // Журнал технической физики - 1985. - Т. 55. - С. 2048-2051.

129. Пространственное распределение внутреннего поля в германате свинца с различными типами доменной структуры / В. Я. Шур et al. // Физика твердого тела - 1988. - Т. 30. - С. 299-302.

130. Das, R. Interferometric measurement of the internal field of lithium niobate without high-voltage electric field poling / R. Das, R. Chakraborty // Opt. Eng. - 2014. -Vol. 53. - P. 054105.

131. Gopalan, V. In situ video observation of 180° domain switching in LiTaO3 by electro-optic imaging microscopy / V. Gopalan, T. E. Mitchell // J. Appl. Phys. -1999. - Vol. 85. - P. 2304-2311.

132. Shur, V. Ya. Micro- and nanodomain imaging in uniaxial ferroelectrics: Joint application of optical, confocal Raman, and piezoelectric force microscopy / V. Ya. Shur, P. S. Zelenovskiy // J. Appl. Phys. - 2014. - Vol. 116. - P. 066802.

133. Soergel, E. Visualization of ferroelectric domains in bulk single crystals / E. Soergel // Appl. Phys. B - 2005. - Vol. 81. - P. 729-751.

134. Differential etch rates in z-cut LiNbO3 for variable HF/HNO3 concentrations / C. L.

Sones et al. // J. Mater. Chem. - 2002. - Vol. 12. - P. 295-298.

135. Holstein, W. L. Etching study of ferroelectric microdomains in LiNbÛ3 and MgO:LiNbO3 / W. L. Holstein // J. Cryst. Growth - 1997. - Vol. 171. - P. 477-484.

136. Xue, D. Origin of differential etching rates of the +Z and -Z faces of lithium niobate crystal / D. Xue, K. Kitamura // Ferroelectr. Lett. - 2002. - Vol. 29. - P. 89-93.

137. Rearrangement of ferroelectric domain structure induced by chemical etching / V. Ya. Shur et al. // Appl. Phys. Lett. - 2005. - Vol. 87. - P. 22-24.

138. Visualization of nanodomain structures in lithium niobate and lithium tantalate crystals by scanning electron microscopy / D. K. Kuznetsov et al. // Ferroelectrics -2016. - Vol. 503. - P. 60-67.

139. Zhu, S. Imaging of 180° ferroelectric domains in LiTaO3 by means of scanning electron microscopy / S. Zhu, W. Cao // Phys. Status Solidi - 1999. - Vol. 173. -P. 495-502.

140. Observation of ferroelectric domain structures by secondary-electron microscopy in as-grown KTiO crystals / G. Rosenman et al. // Phys. Rev. B - 1996. - Vol. 54. -P. 6222-6226.

141. Sogr, A. Advanced modes of imaging of ferroelectric domains in SEM / A. Sogr, A. Maslovskaya, I. Kopylova // Ferroelectrics - 2006. - Vol. 341. - P. 29-37.

142. The ferroelectric domain structures induced by electron beam scanning in lithium niobate / E. Vlasov et al. // Scanning - 2018. - Vol. 2018. - P. 1-6.

143. Kokhanchik, L. S. Ferroelectric domains in near-stoichiometric LiNbO3 by e-beam polarization reversal / L. S. Kokhanchik, M. N. Palatnikov, O. B. Shcherbina // Phase Transitions - 2011. - Vol. 84. - P. 797-803.

144. Soergel, E. Piezoresponse force microscopy (PFM) / E. Soergel // J. Phys. D. Appl. Phys. - 2011. - Vol. 44. - P. 464003.

145. Domain structure and polarization reversal in ferroelectrics studied by atomic force microscopy / A. Gruverman et al. // J. Vac. Sci. Technol. B - 1995. - Vol. 13. -P. 1095.

146. Review of ferroelectric domain imaging by piezoresponse force microscopy / A. L. Kholkin et al. // Scanning Probe Microscopy - New York, NY : Springer New York,

2007. - P. 173-214.

147. Ferroelectric switching by the grounded scanning probe microscopy tip / A. V. Ievlev et al. // Phys. Rev. B - 2015. - Vol. 91. - P. 1-9.

148. Investigation of the nanodomain structure formation by piezoelectric force microscopy and Raman confocal microscopy in LiNbO3 and LiTaO3 crystals / V. Ya. Shur et al. // J. Appl. Phys. - 2011. - Vol. 110. - P. 052013.

149. Nanoscale imaging of domains and domain walls in periodically poled ferroelectrics using atomic force microscopy / J. Wittborn et al. // Appl. Phys. Lett. - 2002. -Vol. 80. - P. 1622-1624.

150. Imaging of the ferroelectric domain structures by confocal raman spectroscopy / G. Berth et al. // Ferroelectrics - 2011. - Vol. 420. - P. 44-48.

151. Three-dimensional observations of periodically poled domains in a LiTaO3 quasiphase matching crystal by second harmonic generation tomography / Y. Uesu et al. // Appl. Phys. Lett. - 2007. - Vol. 91. - P. 182904.

152. Three-dimensional ferroelectric domain visualization by Cerenkov-type second harmonic generation / Y. Sheng et al. // Opt. Express - 2010. - Vol. 18. - P. 16539.

153. Uesu, Y. Optical second harmonic images of 90° domain structure in BaTiO3 and periodically inverted antiparallel domains in LiTaO3 / Y. Uesu, S. Kurimura, Y. Yamamoto // Appl. Phys. Lett. - 1995. - Vol. 66. - P. 2165-2167.

154. Kurimura, S. Application of the second harmonic generation microscope to nondestructive observation of periodically poled ferroelectric domains in quasi-phase-matched wavelength converters / S. Kurimura, Y. Uesu // J. Appl. Phys. -1997. - Vol. 81. - P. 369-375.

155. Composition dependence of lithium diffusivity in lithium niobate at high temperature / D. H. Jundt et al. // J. Appl. Phys. - 1992. - Vol. 72. - P. 3468-3473.

156. Russ, J. C. Fractal surfaces / J. C. Russ - Boston, MA : Springer US, 1994. - 309 p.

Список публикаций по теме диссертации

Статьи в рецензируемых научных журналах, индексируемых

международными базами цитирований и рекомендованных ВАК РФ:

1. Charged domain walls in lithium niobate with inhomogeneous bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Ferroelectrics - 2015. - Vol. 476. - P. 109-116. - 0,9 п.л./ 0,3 п.л.

2. Domain kinetics in LiNbO3 and LiTaO3 with modified bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Ferroelectrics - 2016. -Vol. 496. - P. 79-84. - 0,7 п.л./ 0,3 п.л.

3. Electric field distribution during polarization reversal in lithium niobate with inhomogeneous bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Ferroelectrics - 2017. - Vol. 508. - P. 26-30. - 0,6 п.л./ 0,3 п.л.

4. Эволюция доменной структуры и формирование заряженных доменных стенок при переключении поляризации в монокристаллах ниобата лития, модифицированных отжигом в вакууме / В.И. Пряхина, Д.О. Аликин, С.А. Негашев, В.Я. Шур // Физика твердого тела - 2018. - Т. 60. - С. 102-106. -0,6 п.л./ 0,2 п.л.

5. As-grown domain structure in lithium tantalate with spatially nonuniform composition / V.I. Pryakhina, E.D. Greshnyakov, B.I. Lisjikh, A.R. Akhmatkhanov, D.O. Alikin, V.Ya. Shur, A. Bartasyte // Ferroelectrics - 2018. - Vol. 525. -P. 47-55. - 1,0 п.л./ 0,3 п.л.

Тезисы всероссийских и международных конференций:

6. Domain kinetics in lithium niobate single crystals inhomogeneously modified by annealing in vacuum / D. Alikin, V. Pryakhina, V. Shur, S. Negashev, I. Palitsin // Abstracts of 2013 Joint UFFC, EFTF and PFM Symposium, Prague, Czech Republic, July 21-25, 2013. - P. ISAF-P1A-20.

7. Polarization reversal and formation of charged domain walls in low energy irradiated lithium niobate / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, N.A. Besedina, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of 13th International Meeting on Ferroelectricity, Krakow, Poland,

September 2-6, 2013. - P. 278-279.

8. Investigation of the domain kinetics in vacuum annealed lithium niobate crystals / D.O. Alikin, V.I. Pryakhina, I.S. Palitsin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of 13th International Meeting on Ferroelectricity, Krakow, Poland, September 2-6, 2013. - P. 352-353.

9. Влияние облучения ниобата лития низкоэнергетичными ионами на процесс переключения поляризации и формирование заряженных доменных стенок / Н.А. Беседина, В.И. Пряхина, Д.О. Аликин, А.П. Сосновских, И.С. Палицын, С.А. Негашев, В.Я. Шур // Тезисы докладов XIV Всероссийской школы-семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-14), Екатеринбург, 20-26 ноября 2013 г. - С. 77.

10. Исследование кинетики доменов в кристалле ниобата лития, отожженном в вакууме / И.С. Палицын, Д.О. Аликин, В.И. Пряхина, А.П. Сосновских, Н.А. Беседина, С.А. Негашев, В.Я. Шур // Тезисы докладов XIV Всероссийской школы-семинара по проблемам физики конденсированного состояния вещества (СПФКС-14), Екатеринбург, 20-26 ноября 2013 г. - С. 90.

11. Формирование микро- и нанодоменных структур с заряженными доменными стенками в монокристаллах ниобата лития, модифицированных отжигом в вакууме / И.С. Палицын, Д.О. Аликин, В.И. Пряхина, Н.А. Беседина, С.А. Негашев, В.Я. Шур // Конспекты лекций и тезисы докладов третьей школы молодых ученых по физике наноструктурированных и кристаллических материалов, Нижний Новгород, Россия, 15-17 мая 2014 г. - С. 92.

12. Charged domain walls in lithium niobate with inhomogeneous modification of bulk conductivity / V.Ya. Shur, D.O. Alikin, V.I. Pryakhina, I.S. Palitsyn, N.A. Besedina, S.A. Negashev // Abstract book of European Conference on Applications of Polar Dielectrics (ECAPD-14), Vilnius, Lithuania, July 7-11, 2014. - P.115.

13. Formation of the charged domain walls during polarization reversal in lithium niobate with modified bulk conductivity, V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsyn, N.A. Besedina, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstract book of International Conference "Piezoresponse Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials"

(PFM-2014), Ekaterinburg, Russia, July 14-17, 2014. - P.134.

14. Эволюция заряженных доменных стенок в монокристаллах ниобата лития с неоднородно модифицированной объёмной проводимостью / Д.О. Аликин,

B.И. Пряхина, И.С. Палицын, Н.А. Беседина, С.А. Негашев, В.Я. Шур // Тезисы XX Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (ВКС-XX), Красноярск, Россия, 18-22 августа 2014 г. - С. 297-298.

15. Внутриобъемное переключение поляризации в ниобате лития после воздействия ионно-плазменного облучения / В.И. Пряхина, Д.О. Аликин, Н.А. Беседина, И.С. Палицын, С.А. Негашев, В.Я. Шур / Тезисы XX Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (ВКС-XX), Красноярск, Россия, 1822 августа 2014 г. - С. 328-329.

16. Formation of charged domain walls in lithium niobate crystals with inhomogeneous bulk conductivity / V.Ya. Shur, D.O. Alikin, V.I. Pryakhina, I.S. Palitsyn, N.A. Besedina, S.A. Negashev // Book of Abstracts of Joint International Symposium 12th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity and 9th International Conference on Functional Materials and Nanotechnologies (RCBJSF-2014-FM&NT), Riga, Latvia, September 29 - October 2, 2014. - P.148.

17. Evolution of charged domain walls in lithium niobate crystals with inhomogeneous bulk conductivity / D.O. Alikin, V.I. Pryakhina, I.S. Palitsyn, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Joint Conference of 9th Asian Meeting on Ferroelectrics and 9th Asian Meeting on Electroceramics (AMF-AMEC-2014), Shanghai, China, October 26-30, 2014. - P. 221.

18. Формирование заряженных доменных стенок в монокристаллах ниобата лития с неоднородной проводимостью / И.С. Палицын, Д.О. Аликин, В.И. Пряхина,

C.А. Негашев, В.Я. Шур // Физическое образование в вузах: Специальный выпуск - Труды конференции-конкурса молодых физиков, Москва, Россия, 2 марта 2015 г. 2015. - Т. 21, № 1С. - C. 35.

19. Заряженные доменные стенки в монокристаллах ниобата лития с неоднородно модифицированной объемной проводимостью / И.С. Палицын, В.И. Пряхина, Д.О. Аликин, В.Я. Шур // Материалы 53-й Международной научной

студенческой конференции МНСК-2015: Физические методы в естественных науках. Новосибирск, Россия, 11-17 апреля 2015 г. - С. 31.

20. Charged domain walls in lithium niobate with inhomogeneously increased bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of International Workshop on Phase Transitions and Inhomogeneous States in Oxides (PTISO15), Kazan, Russia, June 22-25, 2015. - P. 24.

21. Creation of charged domain walls in lithium niobate with inhomogeneously increased bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of 13 th European Meeting on Ferroelectricity (EMF-13), Porto, Portugal, June 28 - July 3, 2015. - P. 3_14.

22. Influence of Ar+ ion irradiation on formation of domain structure in LiNbO3 during polarization reversal / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsin, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Proceedings of the XXII International Conference Ion-Surface Interactions (ISI-2015), Moscow, Russia, August 20-24, 2015. - Vol. 2.- P. 172-174.

23. Formation of charged domain walls in LiNbO3 and LiTaO3 with inhomogeneously increased bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsyn, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of International Workshop "Modern Nanotechnologies" (IWMN-2015), Ekaterinburg, Russia, August 27-29, 2015. -P. 44.

24. Polarization reversal in the interior of LiNbO3 and LiTaO3 crystals with modified conductivity / V. Pryakhina, D. Alikin, I. Palitsin, S. Negashev, V. Shur // Abstracts of Joint RCBJSF-IWRF Conference (13th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity & International Workshop on Relaxor Ferroelectrics 2016), Matsue, Shimane, Japan, June 19-23, 2016, (ID 1809148).

25. Morphology of head-to-head and tail-to-tail charged domain walls in lithium niobate with inhomogeneous bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsin, A.S. Abramov, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstracts of 2016 Joint IEEE ISAF/ECAPD/PFM (International Symposium on the Applications of Ferroelectrics, European Conference on Applications of Polar Dielectrics & Workshop on Piezoresponse Force Microscopy), Darmstadt, Germany, August 21-25, 2016

(electron access).

26. Formation of charged domain walls in LiNbO3 and LiTaO3 with inhomogeneously increased bulk conductivity / V.I. Pryakhina, D.O. Alikin, I.S. Palitsyn, S.A. Negashev, V.Ya. Shur // Abstract book of International Workshop "Modern Nanotechnologies" (IWMN 2016), Ekaterinburg, Russia, August 27-29, 2016. -P. 52.

27. Формирование доменной структуры в LiNbO3 с неоднородной объемной проводимостью / Пряхина В.И., Аликин Д.О., Негашев С.А., Шур В.Я. // Сборник тезисов XXI Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (ВКС - XXI), Казань, Россия, 25-30 июня 2017 г. - С. 188.

28. Influence of composition gradient on domain structure in lithium niobate and lithium tantalate crystals / V.I. Pryakhina, A.R. Akhmatkhanov, E.D. Greshnyakov, B.I. Lisjikh, P.S. Zelenovskiy, V.Ya. Shur, A. Bartasyte // Abstract book of the International Conference "Scanning Probe Microscopy 2017", Ekaterinburg, Russia, August 27-30, 2017. - P. 82-83.

29. Charged domain walls in lithium tantalate with spatially nonuniform stoichiometry deviation / V.I. Pryakhina, E.D. Greshnyakov, B.I. Lisjikh, A.R. Akhmatkhanov, P.S. Zelenovskiy, D.O. Alikin, A. Bartasyte, V.Ya. Shur // Abstract book of 14th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposia on Ferroelectricity (RCBJSF-2018), Saint-Petersburg, Russia, May 14-18, 2018. - P. 141.

30. As-grown domain structure in lithium tantalate with spatially inhomogeneous composition distribution / B.I. Lisjikh, V.I. Pryakhina, E.D. Greshnyakov, A.R. Akhmatkhanov, P.S. Zelenovskiy, D.O. Alikin, V.Ya. Shur, A. Bartasyte // Тезисы докладов V Международной молодежной научной конференции Физика. Технологии. Инновации. (ФТИ-2018), Екатеринбург, Россия, 14-18 мая 2018 г. - С. 93-94.

31. Charged domain walls in lithium tantalate with spatially nonuniform stoichiometry deviation / V. Pryakhina, E. Greshnyakov, B. Lisjikh, A. Akhmatkhanov, P. Zelenovskiy, D. Alikin, A. Bartasyte, V. Shur // Abstracts of European Conference on Applications of Polar Dielectrics (ECAPD-2018), Moscow, Russia, June 25 - 28,

2018. - P. 23.

32. Evolution of domain structure in lithium niobate with nonuniform distribution of conductivity / V. Pryakhina, D. Alikin, V. Shur // Abstracts of European Conference on Applications of Polar Dielectrics (ECAPD-2018), Moscow, Russia, June 25 - 28, 2018. - P. 82.

33. As-grown domain structures in lithium tantalate with inhomogeneous stoichiometry deviation / V.I. Pryakhina, E.D. Greshnyakov, B.I. Lisjikh, M.S. Nebogatikov, P.S. Zelenovskiy, A. Bartasyte, V.Ya. Shur // Abstract book of the International Conference "Scanning Probe Microscopy 2018", Ekaterinburg, Russia, August 2629, 2018. - P. 185.