Методы формирования индуцированных доменов и периодических доменных структур в сегнетоэлектриках

Образование -ных доменов в оксидных сегнетоэлектриках связано с нецентральносимметричным расположением катионов металлов относительно подрешетки анеонов кислорода. Направление смещения катионов определяет направление вектора поляризации в домене. Из одного положения в другое тоже несимметричное. Методы переполяризации разделяются на использующие внешние электрические поля и использующие градиенты внутренних электрических полей.

Метод формирования ПДС внешним полем состоит в предварительном нанесении системы полосовых электродов на поверхность тонких образцов(толщина ).перпендикулярных осям поляризации. рис 311.

Рис Формирование периодической доменной структуры в импульсном электрическом поле

Прикладывалось к электродам электрическое поля, обратного по знаку полю поляризации, и превышающего его по величине. Возникала структура инвертированных доменов типа «голова к хвосту». Глубина доменов была пропорциональна времени воздействия и напряженности приложенного поля. Грани доменов были параллельны оси поляризации. Наиболее эффективным является приложение импульсов электрического поля.

Минимальные размеры доменов составляют 1-10 мкм в пластинах толщиной до0,5 мм. Рис 311. В высококоэрцитивных материалах пробой между электродами преодолевался использование жидких электролитических контактов.

Рис.Доменная структура с периодом 6,5 мкм, полученная при обратном переключении в электрическом поле с напряженностью 20,75 кВ/мм. Период электродов -6,5 мкм. Использовались жидкие электролитические контакты через диэлектрическую маску толщиной 0,5 мкм с толщиной окна 1мкм. Пластина ниобата лития толщиной 0,5 мм, поверхность (0001).

Приложение импульсных электрических полей превышающих по амплитуде коэрцитивные поля приводит к следующей кинетике. Вначале домены в виде острых игл наноразмеров образуются возле электродов, затем начинается их выстраивание по всему объему. В ниобате лития формировались полосовые домены с шириной менее 100 нм и цепи круглых и треугольных доменов диаметром 30-50 нм с линейной плотностью до .

Методы образования ПДС во внутренних полях состоят в создании области пространственного заряда путем сканирования поверхности сегнетоэлектрика узким электронным пучком или ионным пучком с диффузией протонов или ионов металла (титана). Появляется большое количество электронов создающих пространственный заряд. Образующееся при этом электрическое поле направленное навстречу полю спонтанной поляризации создает инверсию поляризации, особенно при высоких температурах.

Рис. Кинетика формирования периодической доменной структуры в сегнетоэлектрике при приложении электрического поля.

Дата добавления: 2013-12-12