Кинетика доменных границ в одноосных сегнетоэлектриках

• Автор: Николаева, Екатерина Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 182 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

ГЛАВА 1. Литературный обзор

1.1. Доменная структура сегнетоэлектриков и ее эволюция при переключении поляризации

1.2. Экспериментальное исследование кинетики доменной структуры в

сегнетоэлектриках

1.2Л. Методы визуализации кинетики доменной структуры в процессе

переключения

1.2.2. Визуализация доменов методами сканирующей зондовой микроскопии

1.2.3. Измерение интегральных характеристик процесса переключения

1.2.4. Основные экспериментальные закономерности
1.3. Теоретическое описание процесса переключения: локальный подход. Движение доменных границ в сегнетоэлектриках
1.3.1. Прямое прорастание доменов
1.3.2. Боковое движение доменной стенки
1.3.3. Влияние поверхностного слоя (естественного диэлектрического зазора) на движение доменной стенки
1.3.4. Рельеф Пайерлса
1.3.5. Процесс переключения поляризации как фазовый переход первого рода
1.4. Экранирование деполяризующих полей в сегнетоэлектриках
1.4.1. Внешнее экранирование
1.4.2. Основные механизмы объемного экранирования
1.4.3. Влияние запаздывания процесса экранирования на движение доменных стенок
1.5. Теоретическое описание процесса, переключения: интегральный подход. Анализ токов переключения___________________ -•
1.5.1. Низкочастотная компонента тока переключения
1.5.1.1. Классический анализ
1.5.1.2. Использование теории Колмогорова-Аврами
1.5.1.3. Модифицированный подход с учетом конечных размеров переключаемого объема и геометрических превращений
1.5.1.4. Особенности переключения в неоднородном сегнетоэлектрике: модель Прейсаха
1.5.2. Шумы тока переключения (высокочастотная компонента)
1.6. Несобственный сегнетоэлектрик-сегнетоэластик молибдат гадолиния
1.6.1. Основные физические свойства
1.6.2. Доменная структура
1.6.3. Дислокационное описание доменной структуры сегнетоэластиков
1.6.4. Особенности переключения поляризации
1.7. Ниобат лития и танталат лития
1.7.1. Основное физические свойства
1.7.2. Доменная структура
1.7.3. Влияние отклонений от стехиометрии и легирующих примесей на свойства кристаллов
ВЫВОДЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
ГЛАВА 2. Методика и техника эксперимента
2.1. Экспериментальная установка для комплексного исследования процессов переключения в сегнетоэлектриках
2.2. Изготовление образцов и нанесение электродов
2.3. Визуализация доменной структуры и обработка изображений
2.3.1. Статические доменные структуры
2.3.2. Визуализация доменов в процессе переключения
2.3.3. Компьютерная обработка изображений
2.4. Методика измерений
2.4.1. Молибдат гадолиния
2.4.2. Ниобат лития и танталат лития
Краткие выводы к Главе 2
ГЛАВА 3. Модельный эксперимент по движению одиночной плоской
доменной стенки в молибдате гадолиния
3.1. Подход к описанию движения плоской доменной стенки
3.2. Монотонное движение тоской доменной стенки
3.2.1. Процесс формовки
3.2.2. Полевая зависимость смещения стенки
3.2.3. Переключение в полях меньших поля старта
3.2.4. Влияние предыстории образца на переключение
3.3. Немонотонное движение доменной стенки в монокристалле с искусственными дефектами
Краткие выводы к Главе
ГЛАВА 4. Движение ориентированных доменных стенок в ниобате лития и стехиометрическом танталате лития
4.1. Кинетика доменной структуры
4.2. Анализ токов переключения
4.3. Модель скачкообразного движения доменных стенок
4.4. Компьютерное моделирование движения доменной стенки в сегнетоэлектрике с дефектами
4.5. Пороговые поля для стехиометрического и конгруэнтного ниобата лития
Краткие выводы к Главе

ГЛАВА 5. Движение доменных стенок за счет слияния доменов в
КОНГРУЭНТНОМ ТАНТАЛАТЕ ЛИТИЯ
5.1. Кинетика доменной структуры в конгруэнтном танталате лития
5.2. Анализ токов переключения
Краткие выводы к Главе
ГЛАВА 6. Форма доменов в ниобате лития и танталате лития
6.1. Эволюция формы доменов при циклическом переключении в
конгруэнтном танталате лития
6.2. Форма изолированных доменов в ниобате лития и танталате лития
6.3. Формирование дендритных доменных структур в ниобате пития
Краткие выводы к Главе
ГЛАВА 7. Формирование и эволюция заряженных доменных стенок в
ниобате лития
7.1. Формирование заряженной доменной стенки
7.2. Рост заряженной доменной стенки за счет бокового движения границы
7.3. Изменение структуры заряженной доменной стенки во внешнем поле
7.4. Механизм образования заряженных доменных стенок
Краткие выводы к Главе
Заключение
Условные обозначения
Благодарности
Список литературы

зависимости vjS для разных диапазонов полей согласуются и аппроксимируются экспонентой
vs(E) = vS(X? exp (-S/E) ( 1.7)
где vsco - константа, 8- поле активации для бокового движения стенки.
При переключении в сверхсильных полях (Е> 5 кВ/см) была получена степенная зависимость скорости от поля с показателем 1.4 [258], аналогичная полевой зависимости скорости зародышеобразования.
Другим примером полного переключения путем зарождения одного домена и последующего бокового движения 180° доменной стенки через весь кристалл служит переключение в сегнетовой соли [209,260] и GMO [134,182], в котором полевая зависимость скорости стенки имеет линейный вид
vs(E) = /и(Е - Est) (1.8)
где ц - подвижность доменной стенки, Est - поле старта.
Токи переключения становятся нерегулярными [262] и содержат скачки Баркгаузена [198,199], что связано с плохой статистикой, то есть малым количеством доменов, участвующих в переключении (см. п. 1.5.2).
Интересной особенностью, отмеченной Миллером и Сэвиджем [202] при переключении ВТО является зависимость формы доменов от приложенного ПОЛЯ. При Е < 0.7 кВ/см стенки квадратных доменов ориентированы под углом 45° к кристаллографическим осям. При Е > 0.7 кВ/см стенки параллельны осям. В полях порядка 0.7 кВ/см образуются восьмиугольные домены со стенками обеих ориентаций (Рйс. 1.10).
Рисунок 1.10. Зависимость формы доменов от величины приложенного ПОЛЯ в ВТО [202].