Исследование формирования микро- и нанодоменных структур в монокристаллах ниобата лития с поверхностным слоем, модифицированным методом протонного обмена

• Автор: Долбилов, Михаил Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 160 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1 Литературный обзор

1Л. Сегнетоэлектрики

1.1.1. Деполяризующее поле

1Л .2. Внешнее экранирование

1Л .3. Объёмное экранирование

1Л .4. Кинетика доменной структуры в электрическом поле

1Л .5. Неэффективность экранирования деполяризующего поля

1.1.6. Стадии эволюции доменной структуры

1Л .7. Форма изолированных доменов

1Л.8. Кинетика доменов в сильнонеравновесных условиях. Дискретное
переключение. Эффект коррелированного зародышеобразования
1.2. Методы исследования доменной структуры в ниобате лития
1.2.1. Селективное химическое травление
1.2.2. Оптические методы
1.2.3. Сканирующая электронная микроскопия
1.2.4. Сканирующая зондовая микроскопия
1.2.5. Сканирующая лазерная конфокальная микроскопия
1.2.6. Измерение интегральных характеристик процесса переключения поляризации
1.3. Основные свойства ниобата лития
1.4. Модификации поверхности ниобата лития методом протонного обмена
1.4.1. Процесс протонного обмена
1.4.2. Структурно-фазовые диаграммы для Ъ-, Х-срезов ниобата лития48
1.4.3. Типы протонного обмена
1.4.4. Влияние протонного обмена на ток переключения поляризации
1.4.5. Эволюция доменов при переключении поляризации ниобата
лития, модифицированного протонным обменом
1.5. Краткие выводы к Главе
Постановка задачи
Г лава 2 Методика и техника эксперимента
2.1. Исследуемые образцы
2.1.1. Конгруэнтный ниобат лития
2.1.2. Техника проведения протонного обмена
2.2. Экспериментальная установка для комплексного исследования процессов переключения в сегнетоэлектриках
2.3. Визуализация доменной структуры и обработка изображений
2.3.1. Визуализация доменов в процессе переключения
2.3.2. Визуализации нанодоменной структуры при помощи
сканирующей микроскопии пьезоэлектрического отклика
2.3.3. Исследование доменной структуры методом сканирующей лазерной конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния

2.3.4. Выявление доменной структуры селективным химическим травлением и ее визуализация оптической и атомно-силовой микроскопией
2.4. Этапы проведения исследований
2.5. Краткие выводы по Главе
Глава 3 Влияние модификации поверхностного слоя на характер движения доменных стенок и величину пороговых полей в СЫЧ
3.1. Боковое движение доменных стенок в немодифицированном СЫЧ
3.1.1. Скачкообразный характер движения доменных стенок
3.1.2. Запаздывание экранирования деполяризующих полей
3.1.3. Анализ токов переключения
3.1.4. Моделирование скачкообразного движения доменных стенок
3.2. Особенности бокового движения доменных стенок в СЫЧ-РЕ с тонким модифицированным слоем
3.3. Движение доменных стенок в СЫЧ-РЕ с толстым модифицированным слоем
3.3.1. Безостановочный характер движения доменных стенок в СЫ4-РЕ86
3.3.2. Моделирование непрерывного движения доменной стенки за счет слияния с нанодоменами
3.4. Зависимость порогового поля от толщины модифицированного слоя
3.5. Краткие выводы к Главе
Г лава 4 Формирование нанодоменных структур впереди движущихся доменных стенок и их влияние на эволюцию доменной структуры
4.1. Потеря устойчивости формы и образование нанодоменных структур при боковом движении доменной стенки
4.2. Влияние стримеров на эволюцию доменной структуры и коалесценцию доменов
4.3. Структура изолированных нанодоменов вблизи доменной стенки
4.4. Механизм формирования нанодоменных структур вблизи доменной стенки
4.5. Краткие выводы к Главе
Глава 5 Формирование структуры остаточных доменов при циклическом переключении поляризации
5.1. Образование остаточных доменов при коалесценции
5.2. Особенности кинетики доменной структуры и тока переключения при циклическом переключении поляризации
5.3. Формирование квазирегулярных двумерных структур остаточных доменов
5.4. Краткие выводы к Главе
Глава 6 Формирование самоорганизованных доменных ансамблей
6.1. Модифицированная полярная поверхность
6.2. Модифицированы обе полярные поверхности
6.3. Модифицированная полярная поверхность Ъ
6.4. Краткие выводы к Главе

Глава 7 Зависимость формы растущих изолированных доменов от величины переключающего поля
7.1. Формы образующихся изолированных доменов в широком интервале приложенных полей
7.2. Эволюция формы растущих доменов при увеличении внешнего поля123
7.3. Формирование и рост изолированных доменов с гранями,
ориентированными вдоль X направлений
7.4. Краткие выводы к Главе
Основные результаты и выводы работы
Благодарности
Список условных обозначений
Список публикаций по теме диссертации
Библиография

1.2.2. Оптические методы
Оптические методы визуализации доменных структур являются одними из самых распространенных и информативных методов, применяемых при непосредственном исследовании процесса переключения спонтанной поляризации в сегнетоэлектриках. Это обусловлено целым рядом причин:
1) Оптические методы являются бесконтактными. Кристалл не испытывает дополнительных механических и электрических напряжений, которые могли бы привести к изменению наблюдаемой доменной структуры.
2) Оптические методы являются неразрушающими при выборе соответствующей длины волны и интенсивности света. Освещение не влияет на динамику доменов.
3) Оптические методы являются локальными и позволяют наблюдать за особенностями эволюции доменов в выделенной ограниченной области.
4) Оптические методы позволяют следить за эволюцией доменной структуры в режиме реального времени с высоким разрешением по времени. Они позволяют, используя импульсное освещение или скоростную фотографию, исследовать чрезвычайно быстрые процессы переключения. Разрешение по времени определяется длительностью светового импульса и может достигать 10 не, что позволяет непосредственно исследовать особенности кинетики доменов на всех стадиях процесса переключения.
5) Температурный диапазон измерений оптическими методами ничем не ограничен.
6) Некоторые оптические методы позволяют визуализировать доменную структуру в объеме кристалла и получать трехмерные изображения.
Одна из методик оптической визуализации доменной структуры сегнетоэлектриков - наблюдение в темном поле рельефа травления. Это один из наиболее эффективных способов увеличения контраста в микроскопии отраженного света. Данная методика чрезвычайно эффективна при визуализации рельефа травления с высоким оптическим увеличением.