Переключение поляризации и эволюция нанодоменных структур в монокристаллах релаксорных сегнетоэлектриков ниобата бария-стронция и цинко-ниобата свинца тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Шихова, Вера Анатольевна

• Шихова, Вера Анатольевна
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Шихова, Вера Анатольевна

Введение.

Глава 1 Литературный обзор.

1.1. Основные свойства сегнетоэлектриков.

1.1.1. Диэлектрические свойствахегнетоэлектриков.

1.1.2. Доменная структура сегнетоэлектриков.

1.1.3. Кинетика доменной структуры.

1.2. Методы исследования кинетики доменной структуры.

1.2.1. Локальные методы.

1.2.2. Интегральные методы.

1.3. Релаксорные сегнетоэлектрики.

1.3.1. Открытие релаксорных сегнетоэлектриков.

1.3.2. Основные свойства релаксорных сегнетоэлектриков.

1.4. Основные свойства ниобата бария-стронция.

1.4.1. Кристаллическая структура.

1.4.2. Диэлектрические свойства.

1.4.3. Исследование переключения поляризации.

1.4.4. Исследование доменной структуры.

1.5. Основные свойства цинко-ниобата свинца.

1.5.1. Кристаллическая структура и диэлектрические свойства.

1.5.2. Доменная структура.

1.6. Краткие выводы.

Постановка задачи.

Глава 2 Исследуемые образцы, экспериментальные установки и методики экспериментов.

2.1. Исследуемые кристаллы.

2.1.1. Монокристаллы ниобата бария-стронция.

2.1.2. Монокристаллы цинко-ниобата свинца.

2.1.3. Термическая деполяризация и поляризация образцов.

2.2. Экспериментальные установки и методики экспериментов.

2.2.1. Диэлектрические измерения.

2.2.2. Измерение токов переключения с одновременной визуализацией доменной структуры и петель гистерезиса.

2.2.3. Сканирующая зондовая микроскопия.

2.2.4. Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния.

2.3. Краткие выводы.

Глава 3 Исследование диэлектрических свойств монокристаллов SBN и

PZN:PT.

3.1. Исследование диэлектрических свойств монокристаллов SBN.

3.1.1. Температурные зависимости диэлектрической проницаемости для монокристаллов разного состава.

3.1.2. Определение диапазона существования релаксорной фазы.

3.1.3. Частотная зависимость диэлектрической, проницаемости.

3.2. Исследование диэлектрических свойств монокристаллов PZN:PT.

3.2.1. Особенности температурной зависимости диэлектрической проницаемости.

3.2.2. Частотная зависимость диэлектрической проницаемости.,

3.3. Краткие выводы.J.

Глава 4 Экспериментальное и методами: компьютерного моделирования исследование процесса переключения поляризации г в монокристаллах SBN и PZN:PT.

4.1. Температурная эволюция петель диэлектрического гистерезиса.

4.2. Компьютерное моделирование процесса переключения поляризации в релаксорной фазе.

4.2.1. Описание модели.

4.2.2. Результаты компьютерного моделирования.

4.3. Краткие выводы.:.

Глава 5 Исследование статики и кинетики доменной структуры монокристаллов SBN.

5.1. Исследование статической-доменной структуры.

5.1.1. Исследование исходной доменной структуры.

5.1.2. Создание монодоменного состояния.

5.1.3. Формирование ансамблей нанодоменов при переключении поляризации.

5.1.4. Исследование ансамблей нанодоменов в объеме монокристаллов.

5.2. Исследование кинетики доменной структуры при приложении электрического поля.

5.2.1. Визуализация процесса переключения поляризации.

5.2.2. Основные стадии процесса переключения.

5.2.3. Статистическая обработка изображений доменной структуры и токов переключения.^.

5.3. Краткие выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Переключение поляризации и эволюция нанодоменных структур в монокристаллах релаксорных сегнетоэлектриков ниобата бария-стронция и цинко-ниобата свинца»

Сегнетоэлектрики с размытым фазовым переходом, демонстрирующие аномально1 сильную частотную зависимость диэлектрической проницаемости, называют релаксорными сегнетоэлектриками (релаксорами). Несмотря на то, что первые работы, посвященные исследованию этих материалов, были опубликованы в середине прошлого столетия Г.А. Смоленским с сотрудниками [29], их интенсивное изучение продолжается и в настоящее время.

В рамках бурно развивающейся физики неупорядоченных конденсированных сред разрабатываются модельные представления о фазовых переходах и природе уникальных свойств релаксоров. Существует несколько теоретических моделей для описания релаксорного поведения [110], но до сих пор не сформировано единого подхода.

Существование в релаксорах в широком температурном диапазоне гетерофазного состояния приводит к аномально высоким значениям восприимчивостей (диэлектрической, электрооптической, пьезоэлектрической и др.). Благодаря этим уникальным свойствам релаксоры находят широкое практическое применение в различных областях приборостроения: для изготовления устройств ультразвуковой локации, медицинских диагностических приборов, компонент систем высокоточного позиционирования и высокочувствительных датчиков, а также используются в оптоэлектронике, нелинейной оптике и голографии.

Таким образом, комплексное исследование релаксорных сегнетоэлектриков актуально как для решения фундаментальных проблем физики твердого тела, так и для практических применений.

В настоящее время рассматривается возможность использования монокристаллов релаксорных сегнетоэлектриков с периодической доменной структурой для преобразования частоты оптического излучения в режиме квазифазового синхронизма, генерации второй гармоники и оптического параметрического усиления [107]. Для создания кристаллов с регулярной доменной структурой необходимо; глубокое понимание особенностей кинетики доменов в процессе переключения поляризации. Несмотря на то, что исследованию релаксоров ниобата бария-стронция (8В1\Г) и цинко-ниобата свинца (Р2Ы) посвящено большое, количество публикаций; эволюция доменной структуры в релаксорах до сих пор слабо изучена.

Целью работы является: исследование; особенностей переключения поляризации, и эволюции; микро- и нанодоменных: структур, а. также температурных и частотных зависимостей: диэлектрических свойств в: монокристаллах релаксорных сегнетоэлектриков' ниобата бария-стронция и цинко-ниобата свинца.

Объекты исследования.

Переключение поляризации, диэлектрические свойства и эволюция микро- и нанодоменных структур исследовались в монокристаллах одноосного релаксорного сегнетоэлектрика ниобата бария-стронция Зг^Ва^МъОб различных составов (х = 0,45; 0,61; 0,75), как чистого, так и легированного церием и хромом, а также в монокристаллах многоосного релаксорного сегнетоэлектрика цинко-ниобата свинца, легированного титанатом свинца РЬ(7п1/зКЬ2/з)03:хРЬТЮз, х = 4,5 и 8 %. Научная новизна работы заключается в следующем:

• Разработаны и использованы оригинальные методы определения характерных температур образования релаксорной фазы из анализа температурного гистерезиса, температурной зависимости диэлектрического вклада доменных стенок и частотной дисперсии диэлектрической проницаемости.

• Экспериментально обнаружено изменение формы тока переключения и петли гистерезиса в температурном диапазоне существования релаксорной. фазы в монокристаллах БВИ и Р2]Ч:РТ, которое отнесено за счет влияния; деполяризующих полей, создаваемых связанными зарядами, локализованными на границах неполярных включений.

• Результаты компьютерного моделирования подтвердили механизм удвоения петли гистерезиса за счет деполяризующих полей, возникающих на фазовых границах.

• Показано, что после термической деполяризации во всех исследованных монокристаллах ЭВИ формируются самоподобные нанодоменные структуры, представляющие собой фрактальные трехмерные лабиринты со средним периодом от 100 до 200 нм.

• Выявлены основные стадии эволюции доменной структуры при переключении поляризации в монокристаллах ЭВИ в сегнетоэлектрической фазе: 1) образование и рост изолированных доменов, 2) слияние растущих доменов, и 3) рост макроскопических доменных структур.

• Разработан и успешно апробирован метод измерения локального оптического тока переключения, позволивший определить пространственную неоднородность переключения с помощью анализа локальных изменений оптического контраста, вызванных изменениями коэффициента преломления под действием поля, создаваемого доменами с заряженными стенками.

• Методами визуализации доменов с высоким пространственным разрешением в монокристаллах ЭВИ обнаружен новый эффект — формирование и рост ансамблей изолированных клиновидных нанодоменов при переключении из монодоменного состояния в однородном электрическом поле.

Практическая значимость.

Разработанные методы измерения локальных параметров переключения (оптического тока) могут быть использованы для контроля пространственной однородности монокристаллов релаксорных сегнетоэлектриков. Новая методика визуализации доменной структуры в объеме кристалла БВЫ с использованием сканирующей лазерной конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния исключительно важна для измерения параметров создаваемых микро- и нанодоменных структур. Полученные результаты создают основы для развития доменной инженерии, направленной, в частности, на изготовление монокристаллов релаксорных сегнетоэлектриков с микронными и субмикронными периодическими доменными структурами для устройств нелинейной оптики.

Достоверность. полученных результатов обеспечивается применением современного и надежного аттестованного оборудования, надежной статистикой проведеннь1Х экспериментов, применением современных и независимых методов обработки данных, согласием с экспериментальными результатами других авторов и непротиворечивостью известным физическим моделям. Достоверность проведенного компьютерного моделирования подтверждается использованием современного программного обеспечения, обоснованностью принятых допущений, согласованностью с имеющимися экспериментальными данными и результатами расчетов других авторов.

Основные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. Методы определения диапазона существования релаксорной фазы из анализа температурного гистерезиса, температурной зависимости вклада доменных стенок и дисперсии диэлектрической проницаемости.

2. Механизм влияния неполярных включений на форму тока переключения и петли гистерезиса в температурном диапазоне существования релаксорной фазы в монокристаллах ЭВМ и Р2Ы:РТ, подтвержденный результатами компьютерного моделирования.

3. Формирование в 8ВЫ в результате термической деполяризации самоподобной нанодоменной структуры в виде трехмерного лабиринта.

4. Основные стадии эволюции доменной структуры при переключении поляризации в монокристаллах ЭВМ

5. Оригинальный метод измерения локального оптического тока переключения, позволивший измерить пространственную неоднородность переключения с помощью анализа локальных изменений оптического контраста.

6. Новый эффект — формирование и рост ансамблей изолированных клиновидных нанодоменов при переключении из монодоменного состояния в однородном электрическом-поле в монокристаллах SBN.,

Апробация работы. Основные результаты были представлены на 20 российских и международных конференциях и симпозиумах: XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (26-30.06.2005, Пенза), Int. Symposium «Micro- and Nano-scale Domain Structuring in Ferroelectrics» (15-19.11.2005, Ekaterinburg), X, XI и XII областных конкурсах научных работ студентов Свердловской области «Научный олимп» (2006, 2007, 2008, Екатеринбург), 8th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (15-19.05.2006, Tsukuba, Japan), 9th Int. Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures (26-30.06.2006, Dresden, Germany), Second Int. Symposium «Micro- and Nano-scale Domain Structuring in iL

Ferroelectrics» (22-26.08.2007, Ekaterinburg), 11 European Meeting on Ferroelectricity (3-7.09.2007, Bled, Slovenia), XVIII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (12-14.06.2008, Санкт-Петербург), 9th Russian-CIS-Baltic-Japan Symposium on Ferroelectricity (15-19.06.2008, Vilnius, Lithuania), 12th Int. Meeting on Ferroelectricity and 18th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics (23-27.08.2009, Xi'an, China), Third Int. Symposium «Micro- and Nano-scale Domain Structuring in Ferroelectrics» (1318, 2009, Ekaterinburg), 6th Int. Seminar On Ferroelastics Physics (22-25.11.2009, Voronezh), 10th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity, (2025.06.2010, Yokohama, Japan), 19th Int. Symposium on the Applications of Ferroelectrics and the 10th European Conference on the Applications of Polar Dielectrics (9-12.08.2010, Edinburgh, UK), 10th Int. Symposium on Ferroic Domains (20-24.09.2010, Prague, Czech Republic), XIX Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (20-23.06.2011, Москва), The 12th European Meeting on Ferroelectricity (26.06.-2.07.2011, Bordeaux, France), The

20th IEEE Int. Symposium on Applications of Ferroelectrics and The Int. Symposium on Piezoresponse Force Microscopy & Nanoscale Phenomena in Polar Materials (24-27.07.201 1/Vancouver, Ganada).

Публикации и личный вклад автора. Основные результаты исследований опубликованы в 28 печатных работах, из них 4 статьи в реферируемых печатных изданиях и 24 тезиса Российских и международных конференций. Диссертационная работа выполнена в- лаборатории сегнетоэлектриков отдела оптоэлектроники и полупроводниковой техники НИИ ФПМ Уральского государственного университета им. A.M. Горького в рамках исследований, проводимых при частичной поддержке Федерального Агентства по образованию (гос. контракт П870, гр. РНП 2.1.1.8272), Федерального Агентства по науке и инновациям (гос. контракты №. 02.740.11.0171 и № 02.552.11.7069), РФФИ (гр. 08-02-90434-У кра, гр. 08-02-99082-рофи, гр. 10-02-00627-а), Минобразования РФ (гр. РНП 2.2.2.3.2155/Y3-P-05-14, гр. РНП 2.2.2.3.10021/ Y4-P-05-18, единый заказ-наряд №2.6.2/1).

Все основные результаты работы были получены лично автором или при его активном участии. Выбор направления исследований, обсуждение результатов и формулировка задач проводились совместно с научным руководителем профессором В.Я. Шуром. Экспериментальные исследования диэлектрических свойств, температурной эволюции петель гистерезиса, переключения поляризации с визуализацией доменной структуры проводились автором лично. Анализ петель гистерезиса проводился совместно с м.н.с. О.В. Якутовой. Анализ токов переключения проводился совместно с с.н.с. Е.В. Николаевой и с.н.с. Д.К. Кузнецовым. Исследование доменных структур с помощью сканирующей зондовой микроскопии проводилось совместно с м.н.с. A.B. Иевлевым. Визуализация доменных структур сканирующей лазерной конфокальной микроскопией комбинационного рассеяния проводились совместно с н.с. П.С. Зеленовским. Публикации были подготовлены совместно с научным руководителем

В.Я. Шуром, с.н.с. E.JI. Румянцевым и зав. сектором Д.В. Пелеговым. Соавторы публикаций Л.И. Ивлева, J. Dec и Т. Granzow предоставили монокристаллы SBN.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы. Общий объем работы составляет 176 страниц, включая 82 рисунка, 9 таблиц, список условных обозначений и библиографию из 143 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Шихова, Вера Анатольевна

Основные результаты и выводы работы

В результате проведенного исследования диэлектрических свойств и переключения! поляризации, а также эволюции микро- и нанодоменной структуры в монокристаллах релаксорных сегнетоэлектриков ниобата бариястронция и цинко-ниобата свинца были получены следующие основные результаты:

1. Предложены и апробированы оригинальные методы определения диапазона существования релаксорной фазы в БВЫ путем анализа температурного гистерезиса, температурной зависимости диэлектрического вклада доменных стенок и частотной дисперсии диэлектрической проницаемости.

2. Впервые экспериментально изучено влияние неполярных включений на форму тока переключения и петли гистерезиса в температурном диапазоне существования релаксорной фазы для ЗВИ и PZN:PT.

3. С помощью компьютерного моделирования подтвержден механизм формирования двойной петли гистерезиса за счет деполяризующих полей, создаваемых связанными зарядами, локализованными на фазовых границах.

4. Определены фрактальная размерность (Р = 2,32 - 2,48) и характерный период (от 100 до 200 нм) самоподобной нанодоменной структуры, формирующейся в SBN после термической деполяризации.

5. Использование оптических методов для изучения переключения поляризации в 8ВМ в сегнетоэлектрической фазе позволило выделить основные стадии эволюции доменной структуры: 1) образование и рост изолированных доменов, 2) слияние растущих доменов, и 3) рост макроскопических доменных структур.

6. Измерена пространственная неоднородность переключения с использованием оригинального анализа локальных изменений оптического контраста, вызванных изменениями коэффициента преломления под действием поля, создаваемого доменами с заряженными стенками.

7. Впервые методами визуализации доменов с высоким разрешением показано, что при переключении из монодоменного состояния в 8ВИ формируются и растут ансамбли изолированных клиновидных нанодоменов.

Благодарности

В заключение я хотела бы выразить слова благодарности всем, кто помогал мне во время работы над этой диссертацией.

В первую очередь хочу выразить глубокую благодарность моему научному руководителю, профессору Шуру Владимиру Яковлевичу. Владимир Яковлевич стал для меня примером успешного, энергичного и целеустремленного современного ученого, который учит нас преодолевать трудности и, не смотря ни на что, двигаться к своей цели. Спасибо большое за Вашу энергию и оптимизм, которыми Вы делитесь с окружающими! Вашу роль в успешном завершении данной диссертации трудно переоценить!

Особое спасибо хочу сказать моей маме Шиховой Любови Владимировне, которая не только всегда поддерживала все мои начинания, а также была моим учителем по физике в школе. С ее помощью мне удалось открыть для себя этот удивительный мир физики. Спасибо моему преподавателю с курсов УГТУ-УПИ Звездиной Наталье Александровне, именно она посоветовала мне поступать на физический факультет УрГУ и заниматься научной работой в лаборатории сегнетоэлектриков. Большое спасибо моему мужу Луневу Денису, который с пониманием относится к моей работе и поддерживает меня в трудную минуту.

Большое спасибо хочу сказать всем сотрудникам, аспирантам и студентам лаборатории сегнетоэлектриков. Спасибо Пелегову Дмитрию, Кузнецову Дмитрию, Шишкину Евгению, Николаевой Екатерине, Батурину Ивану, Самарину Павлу, Иевлеву Антону, Ахматханову Андрею которые помогали мне осваиваться в мире экспериментальной физики. Отдельную благодарность хочу выразить моим сокурсникам и друзьям Зеленовскому Павлу, Мингалиеву Евгению и Долбилову Михаилу вместе с ними мы прошли долгий путь от поступления в университет до соискания степени кандидата наук. Спасибо Румянцеву Евгению Львовичу за активное участие в обсуждение полученных результатов. Спасибо Шур Алевтине Геннадьевне и Пелеговой Елене за поддержку и помощь в решении всех административных вопросов.

Работа состоялась во многом благодаря финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации, Российского фонда фундаментальных исследований, стипендий Правительства Российской Федерации, Губернатора Свердловской Области и Уральского научно-образовательного центра «Перспективные материалы», в программах которых мне удалось поучаствовать.

Спасибо администрации УрГУ, сотрудникам и преподавателям физического факультета и кафедры компьютерной физики за полученные знания и предоставленную возможность учиться и одновременно работать в научной группе мирового уровня на современном оборудовании.

Спасибо Ивлевой Людмиле Ивановне (Институт общей физики РАН, Москва), Dec Jan (Institute of Physics, University of Silesia, Katowice, Poland), Granzow Torsten (Institute of Materials Science, Darmstadt University of Technology, Darmstadt, Germany) Randall Clive (Materials Research Institute, Pennsylvania State University, University Park, USA) за предоставление объектов исследования без которых не было бы данной работы.

Спасибо тем, кто прочитал этот труд! Надеюсь, он будет для Вас полезным!

С уважением, Вера Шихова.

Список условных обозначений а - характерный размер переключаемой области

А — переключаемая площадь А - площадь линии комбинационного рассеяния

А — параметр, определяющий высоту максимума гистограммы интенсивности А1 и А2 - тетрагональные и пентагональные пустоты, расположенные в структуре БВЫ параллельно друг другу и тетрагональной оси с, соответственно.

А]ё - колебательная мода, связанная с колебаниями кислородных октаэдров типа сжатие-растяжение а21 — проекция расстояния от заряда до центра ячейки на ось X В1 и В2 - положения иона ниобия в элементарной ячейке 8ВИ С — кубическая фаза С — константа Кюри-Вейсса С — линейная емкость

С - тригональные пустоты, расположенные в структуре 8ВМ параллельно друг другу и тетрагональной оси с. с133 - пьезоэлектрический коэффициент с1п/Ш- скорость зародышеобразования с1(1) — временная зависимость диаметра домена

Е - напряженность электрического поля

Еа — высота энергетического барьера

Еъ — поле смещения

Е^ и Её - коэрцитивные поля (пересечение с осью Е)

Елер ~ деполяризующее поле

Есх — внешнее электрическое поле

Еехтт ~ минимальное значение внешнего электрического поля Еехтах— максимальное значение внешнего электрического поля £/ос - локальное электрическое поле

Emi, Em2 ~ средние локальные коэрцитивные поля, которые соответствуют положению максимумов токов переключения Esc,■ - поле экранирования

Eth, - значение порогового поля для /-ой ячейки F - локальная свободная энергия fo — предэкспоненциальный множитель, не зависящий от температуры fm — частота, при которой зависимость s"( s') имеет максимум I— интенсивность интегрального рассеяния света I - интенсивность линии комбинационного рассеяния /0 - постоянный вклад в интенсивность спектра с — положение максимума функции распределения Гаусса для интенсивности изображения

J— ток переключения

J(t) - относительное изменение тока переключения

Jo - величина тока зарядки сегнетоэлектрического конденсатора j(E) - полевая зависимости тока переключения jo - минимальное значение тока переключения jmax - максимальное значение тока переключения jns - ток зарядки пассивной линейной емкости, которой обладает образец js - истинный тока переключения к - постоянная Больцмана k33 - коэффициент электромеханической связи

KRT — диэлектрический коэффициент

KTN - ниобат-танталат калия

Мс - моноклинная (С-тип) фаза

МС - положение центра масс интенсивности спектра КР п - показатель преломления п — размерности задачи п - концентрация диполей п — концентрация изолированных доменов п2и — фрактальная размерность двумерных изображений пзо~ фрактальная размерность трехмерных изображений

N(1) — гистограммы интенсивности оптического изображения

N0 — линейная подставка на гистограммы интенсивности оптического изображения

Иех - количество итераций (шагов изменения поля) Р - поляризация единицы объема Р„У - доля неполярных включений Рг — остаточная поляризация

Р/ и Р,~ - остаточные поляризации (пересечение с осью Р) Ршб - среднеквадратичная поляризация Р5 - спонтанная поляризация

Р3 и Р^ - спонтанные поляризации (пересечение экстраполированного линейного участка петли с осью Р)

Р/ - проекция вектора спонтанной поляризации на направление перпендикулярное поверхности образца РвО - германат свинца

VhZT ~ цирконат-титанат свинца, легированный лантаном РМК - магно-ниобат свинца Р2Ы - цинко-ниобат свинца

Р2К:РТ — цинко-ниобат свинца, легированный титанатом свинца О - переключенный заряд зависимость доли переключенного объема от времени — доля не переключенного объема от времени Я - измерительное сопротивление Я - ромбоэдрическая фаза

Яа - величина шероховатости доменной границы г,— расстояние от заряда до центра ячейки гс - корреляционная длина дипольного взаимодействия ЛЕ - редкоземельный металл

Кот- нанодвойники ромбоэдрической фазы 5 - оптический ток

- относительное изменение оптического тока БВИ - ниобат бария-стронция БВШООх - ниобат бария-стронция ЗгхВа^МзгОб г — время

Т - тетрагональная фаза

То — значение функции Гаусса в распределение температур в предположении, что общее число релаксаторов, дающих вклад в диэлектрический отклик вблизи максимума диэлектрической проницаемости о — константа, связанная со временем переключения t¡ - время зарядки сегнетоэлектрического конденсатора

Г/ - температура при которой происходит «удвоения» петель гистерезиса

Тг— температура при которой в монокристаллах PZN:PT происходит значительное возрастание которая соответствует переходу в релаксорное состояние

Та -температура пика е(Т) при/=0

Тв - температура Бернса

Тс - температура Кюри

Ьсг — время, когда все домены коснутся границы объема

Т[) - температура появления спонтанной поляризации при РФП

7}- температура замерзания

Трп - температура верхней границы, при которой уже отсутствует частотная дисперсия диэлектрической проницаемости Щд - тангенс угла диэлектрических потерь Т^м - низкотемпературный максимум £ '(Т)

1т - константа времени, учитывающая взаимодействие растущих доменов с границами объема

Тт - температура максимума диэлектрической проницаемости ТМ — переходный металл tmax - время, соответствующее максимальное значение тока переключения TNT - нанодвойники тетрагональной фазы •

Trt — температура перехода из ромбоэдрической фазы в тетрагональную

Тур — температура Фогеля-Фулчера

Г4 - время переключения

U - электрическое напряжение

Ud - деполяризующая энергия

Uex — внешнее напряжение

Uq - напряжение на конденсаторе

Uw - энергия доменных стенок

V (Е) - полевая зависимость скорости роста изолированного домена

ZT - поверхность кристалла у отрицательного конца полярной оси

Zf - поверхность кристалла у положительного конца полярной оси

АСМ - атомно-силовая микроскопия

ДС - доменная структура

ИАИ - Измеритель анализатор импеданса

ИРС - интегральное рассеяние света

КР — комбинационное рассеяние

МФГ — морфотропная фазовая граница ось а - неполярная ось кристалла ось с — полярная ось кристалла

РФП - размытый фазовый переход

СЗМ — сканирующая зондовая микроскопия

СЛКМ-КР - сканирующая лазерная конфокальная микроскопия комбинационного рассеяния

СМПО - силовая микроскопия пьезоэлектрического отклика ТДП - термическая деполяризация ТП - термическая поляризация ФП - фазовый переход а - параметр, характеризующий распределение времён релаксации а — вероятностью зародышеобразования в «-модели. /3 - плотность зародышей в /¿-модели

Г - ширина линии комбинационного рассеяния на половине высоты у - эмпирическая экспонента 8 - стандартное отклонение функции Гаусса 5т — мера размытия максимума б

Аб^ — разность значений б '(Т) при нагреве после ТДП и ТП А£/-разность значений б '(Т) на максимальной и минимальной частотах Л8н — разность значений б '(Т) при охлаждении и нагреве после ТДП ЛI — полуширина гистограммы интенсивности изображения

- время начала переключения 8 - диэлектрическая проницаемость - действительная часть диэлектрической проницаемости - мнимая часть диэлектрической проницаемости о — статическая диэлектрическая проницаемость оо - предельная высокочастотная диэлектрическая проницаемость

А - максимальное значение б при/=0

Ба- диэлектрическая проницаемость вдоль оси а кристалла бс — диэлектрическая проницаемость вдоль полярной оси кристалла бт - значение б при температуре максимума диэлектрической проницаемости у - статическая диэлектрическая проницаемость

О— температура Кюри — Вейсса

1 — подвижность доменных границ а — дисперсия интенсивности изображения т - время релаксации

0 - статическая (при / —» оо ) восприимчивость

X — диэлектрическая восприимчивость со — циклическая частота а>0 - положение максимума линии комбинационного рассеяния t

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Шихова, Вера Анатольевна, 2011 год

1. Барфут Дж. Полярные диэлектрики и их применения / Дж. Барфут, Дж.Тейлор. — М.: Мир, 1981.-528 с.

2. Бежанова А. И. Исследование статического переключения в кристаллах НБС по интегральному рассеянию света / А. И. Бежанова, H. М. Бездетный, Т. Р. Волк, А. X. Зейналлы, В. Г. Сильвестров. // Известия вузов MB и ССО СССР; Сер. Физика. 1984. - С. 2-12.

3. Боков A.A. Закономерности влияния беспорядка в кристаллической структуре на сегнетоэлектрические фазовые переходы / A.A. Боков // Журнал экспериментальной и теоретической физики. — 1997. — Т. 111, №5.-С. 1817-1832.

4. Боков В.А. Электрические и оптические свойства монокристаллов сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом / В.А. Боков, И.Е. Мыльникова. // ФТТ. 1961. - Т. 3, В. 3. - С. 841-855.

5. Борн М. Основы оптики. / М. Борн, Э. Вольф. М.: Наука. . - 1973. - С. 209.

6. Виноградова М. Б. Теория волн. / М. Б. Виноградова, О. В. Руденко,

7. A. П. Сухоруков. -М.: Наука. 1990.-432 с.

8. Волк Т.Р. Сегнетоэлектрические свойства кристаллов ниобата бария-стронция с примесями некоторых редкоземельных металлов / Т.Р. Волк,

9. B.Ю. Салобутин, Л.И. Ивлева, Н.М. Полозков, Р. Панкрат, М. Вёлеке. // ФТТ.-2000.-Т. 42, в.П.-С. 2066-2073.

10. Вонсовский C.B. Ферромагнетизм / C.B. Вонсовский, Я.С. Шур. // М.: ОГИЗ ГосТехИздательство, 1948. - 816 с.

11. Гладкий В.В. Поляризация и деполяризация релаксорного сегнетоэлектрика ниобата бария-стронция / В.В. Гладкий, В. А. Кириков, С. В. Нехлюдов, Т. Р. Волк, Л. И.Ивлева. // ФТТ. 2000. -Т. 42, в. 7.-С. 1296-1302.

12. Гриднев С.А. Введение . в физику неупорядоченных полярных диэлектриков: Учебшособие / С.А. Гриднев, Л.Ы. Короткое, Воронеж: Воронеж, гос. техн. ун-т, 2003. 199 с.

13. Иона Ф. Сегнетоэлектрические кристаллы / Ф. Иона, Д.Ширане. М.: Мир. - 1965.-555 с.

14. Исупов В.А. К вопросу о причинах образования области кюри в некоторых сегнетоэлектрических твердых растворах/ В. А. Исупов. // ЖТФ.- 1956.-Т. XXVI. В; 9.-С. 1912-1915.

15. Исупов В.А. К вопросу о причинах размытия фазового перехода и релаксационного характера диэлектрической поляризации в некоторых сегнетоэлектриках / В. А. Исупов: // ФТТ. 1963. - Т. 5. В. 1. - С. 187— 193.

16. Исупов В.А. Природа физических явлений;в релаксорах / В.А. Исупов. // Физика твердого тела. 2003. - Т.45, №6. - С.1056-1060.

17. Исупов В;А. Сегнетоэлектрики с размытым фазовым переходом и дипольные стекла / В:А. Исупов. // Изв. Ан СССР сер. физ. 1990. - Т. 54. В. 6.-С. 1131-1134.

18. Колмогоров А. Н. К статистической теории кристаллизации металлов / А Н. Колмогоров. // Изв. АН СССР, сер. мат. 1937. - №3. - С. 355-359.

19. Копылов Ю.Л. Пьезо- и сегнетоматериалы и их применения / Ю.Л.Копылов, В.Б. Кравченко, О.Ф. Дудник. М.: МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского,Л978. — 86 с.

20. Крайник Н. Н. Интегральное рассеяние света в магнитониобате свинца сегнетоэлектрике с размытым фазовым переходом / Н. Н. Крайник, В. А. Трепаков. // ФТТ. - 1982. - Т. 24, В. 11. - С. 3419-3424.

21. Кузьминов Ю.С. Сегнетоэлектрические кристаллы, для управления лазерным излучением /Ю.С. Кузьминов. -М.: Наука, 1982. 400 с.

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

23. Ландау Л. Д. Теоретическая физика: Учеб. пособ;: Для вузов. 10 т. Т. V. Статистическая физика. Ч. Г. / Л. Д. Ландау, Е. М. Лифшиц — 5-е изд., стереот. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002. - 616 с.26.27,28.