Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами

• Автор: Сидоркин, Вадим Александрович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 107 с. : ил.

ГЛАВА I. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ ОБЪЕМНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
1.1 .Синтез и исследование диэлектрических свойств тонких пленок титаната свинца
1.2.Диэлектрическая нелинейность кристалла ТГС с примесью ионов европия
ГЛАВА 2. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ДОМЕННЫХ ГРАНИЦ С ДЕФЕКТАМИ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ РЕШЕТКИ
2.1 .Взаимодействие доменных границ с точечным заряженным дефектом в сегнетоэлектрике-сегнетоэластике
2.2.Взаимодействие доменных границ с центрами дилатации в кристаллах сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков
2.3.Взаимодействие доменных границ с дислокациями в кристаллах сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков
ГЛАВА 3. СТАРЕНИЕ И ДЕГРАДАЦИЯ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ
3.1. Частотная зависимость коэрцитивного поля в пленочных сегне-тоэлектриках
3.2. Причины старения и деградации сегнетоэлектриков
3.3. Изменение диэлектрической проницаемости и коэрцитивного поля в результате перераспределение дефектов со временем в

состаренном сегнетоэлектрике
3.4. Образование упрямых доменов и микрорастрескивание в при-электродных областях в процессе усталости сегнетоэлектриков
ГЛАВА 4. ЭМИССИЯ ЭЛЕКТРОНОВ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ
4.1. Эмиссия электронов при переполяризации сегнетоэлектриков
4.2. Зависимость электронной эмиссии из сегнетоэлектрического

кристалла ТГС от толщины образца
4.3. Исследование пространственного распределения электронов, эмитированных при переключении спонтанной поляризации
4.4. Кинетика электронной эмиссии в кристаллах ТГС с примесью ионов европия
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы. Среди различных вариантов получения сегнето-электрических материалов в настоящее время безусловное первенство принадлежит сегнетоэлектрикам в тонкопленочном исполнении. Это связано как с принципами практического использования свойств сегнетоэлектриков, например, в микроэлектронике, так и с интересом к фундаментальным вопросам поведения вещества в двумерных или квазидвумерных структурах.
Применение сегнетоэлектрических материалов на практике, в частности в устройствах памяти, существенно ограничено процессами их старения (ухудшение характеристик материалов со временем) и эффектами усталости (деградацией), проявляющимися в заметном уменьшении переключаемого заряда со временем или в зависимости от числа циклов переключения.
В настоящее время указанные эффекты достаточно подробно изучены экспериментально и для их объяснения существует несколько моделей, основанных на участии дефектов в этих процессах: электромиграция кислородных вакансий и формирование параллельных электродам дефектных плоскостей вблизи границы раздела пленка - электрод; блокирование зародышеоб-разования доменов за счет захвата зарядов, инжектированных в пленку из электродов; образование электрического заряда и сегрегация вблизи электродов и др. При этом ни одна из отмеченных моделей не объясняет всей совокупности известных экспериментальных фактов, и, следовательно, не позволяет целенаправленно управлять процессами старения и деградации сегнетоэлектриков.
Дефекты кристаллической решетки оказывают существенное влияние на все явления, связанные с доменами. Они контролируют как процессы переключения, так и другие свойства сегнетоэлектриков, зависящие от состояния и поведения доменной структуры - диэлектрические, эмиссионные и др.
При уменьшении размеров используемых сегнетоэлектрических материалов, роль существующих в них дефектов, естественно, возрастает, поэтому задача исследования влияния дефектов на свойства сегнетоэлектриков и, в

неизменном поле мы получаем уменьшение времени, которое необходимо для реализации флуктуации профиля доменной стенки, благоприятного для отрыва доменной границы от дефектов.
Рассмотрим сегнетоэлектрик со 180° доменной структурой (Рис.3.1).

Рис.3.1. 180 - градусная доменная структура в сегнетоэлектриках.
Процесс переполяризации происходит за счет увеличения объема энергетически выгодных доменов с поляризацией Р, направленной параллельно внешнему электрическому полю. Одной из ведущих стадий этого процесса является расширение уже существующих доменов за счет бокового движения доменных стенок.
Доменные границы в сегнетоэлектриках являются достаточно узкими. Для таких границ и их структура, и энергия зависят от положения доменной стенки в кристалле. Влияние кристаллической решетки приводит к возникновению координатной зависимости энергии доменной стенки и создает периодический потенциальный рельеф для доменной стенки в кристалле [70]
1 Ч 1- 1 1 ч- ч
а2
_|_ — — _1_ _|_