Фотоэлектрические, кинетические явления и эффекты памяти в сегнетоэлектриках, пьезоэлектриках и сегнетоэластиках

• Автор: Магомадов, Рукман Масудович
• Шифр специальности: 01.00.00
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 270 с. : 15 ил.

ВВЕДЕНИЕ.
Актуальность темы и общее состояние вопроса. Исследование процессов, возникающих в кристаллах в результате внешнего воздействия, занимает важное место в физике конденсированных состояний и
обусловлено практическим применением полупроводниковых и других материалов. Например, оптоэлектроника базируется на неравновесных процессах, обусловленных взаимодействием электромагнитного излучения с электронами в кристалле. Внешнее воздействие меняет ширину
запрещенной зоны, температуру фазового перехода, электрические, оптические и упругие свойства, состояние электронной подсистемы кристаллов. Например, облучение кристаллов влияет на фазовый переход [1], структурные и тепловые свойства кристаллов вблизи фазового перехода [2],оптические свойства [3], диэлектрические свойства [4,5,6], на движение доменных границ [7], на микроструктуру сегнетоэлектрических гетероструктур [8]. При воздействии тепловым полем меняется доменная структура сегнетоэлектрических монокристаллов [9], температурный гистерезис антисегнетоэлектрического фазового перехода [10],распределение прочности сегнетоэлектрической керамики [11], пьезомодули керамики [12]. Электрические и механические поля, гидростатическое давление влияют на фазовый переход [13 - 17]. Переменное электрическое поле влияет на инициирование поляризованного состояния в кристаллах БВИ [18] , на тепловые процессы в сегнетоэлектриках [19] и на доменную структуру в кристаллах ТГС [20]. Электрические и механические поля также влияют на разрушение [21] и долговечность сегнетокерамики [22]. Исследование этих процессов позволяет изучать как макроскопические, так и микроскопические свойства кристаллов, а также особенности взаимодействия внешнего воздействия с кристаллом.
С развитием науки, твердотельной электроники, а также с освоением новых систем материалов и низкоразмерных структур возникает целый ряд

вопросов, касающихся механизмов формирования оптических и фотоэлектрических явлений при взаимодействии света с веществом, механизмов влияния магнитных и механических полей на физические свойства веществ. Диссертация посвящена изучению этих новых физических явлений. Среди них важное место занимает аномальный фотовольтаический эффект (АФЭ)[23] или фотогальванический эффект (ФГЭ)[24] в средах без центра симметрии. АФ эффект является новым эффектом, обусловленным асимметрией элементарных электронных процессов в средах без центра симметрии. Интенсивное исследование АФ эффекта связано с возможностью практического применения сред, в которых наблюдается этот эффект в качестве преобразователей световой энергии в электрическую. Кроме того, АФ эффект лежит в основе фоторефрактивного эффекта и объемной фазовой голографии во многих кристаллах без центра симметрии, поэтому исследование механизма этого эффекта представляет и прикладной интерес. К моменту начала данной работы спектральные температурные, вольтамперные характеристики АФ эффекта были изучены в достаточно широком классе сегнетоэлектрических веществ [23,25].Между тем АФ эффект в поляризованном свете в сегнетоэлектриках и в неполярных кристаллах без центра симметрии оставался малоизученным. Надо отметить также, что в основном был изучен примесный АФ эффект, а собственный практически не исследован. Открытым оставался вопрос о подвижности и энергии, неравновесных нетермализованных носителей заряда
ответственных за АФ эффект, не было объяснения росту фотогальванического тока с понижением температуры. Фоторефрактивный эффект исследовался только в сегнетоэлектрических кристаллах, а в пьезоэлектриках не исследовался.
Стационарные магнитные поля влияют на асимметрию элементарных процессов в средах без центра симметрии [26,27], на такие физические свойства сегнетоэлектриков, как величина спонтанной поляризации, доменная структура, диэлектрическая проницаемость, температура фазового
перехода [28-30]. Единого мнения исследователей о природе такого влияния нет. Дискуссионным является вопрос о влиянии магнитного поля на температуру сегнетоэлектрического фазового перехода, хотя из вибронной теории следует, что магнитное поле должно влиять на температуру фазового перехода [31].Поэтому представляет интерес исследовать влияние магнитного поля на физические свойства сегнетоэлектриков и выяснить природу такого влияния.
Исследование влияния внешних воздействий на фазовый переход [32], температурного поведения флуктуаций параметра порядка [33], движения доменных границ [34], влияния примесей на оптические спектры [34], таких новых материалов как сегнетоэластики и исследование кристаллов в которых сочетаются сегнетоэлектрические и сегнетоэластические свойства, то есть сегнетоэлектриков - сегнетоэластиков [35 - 38], актуально как с научной так и с практической точки зрения. Интерес к исследованию механооптических, фотосегнетоэластических явлений в сегнетоэластиках обусловлен тем, что эти явления имеют совершенно иную природу, чем аналогичные явления в полупроводниках или сегнетоэлектриках.
Таким образом, из вышеизложенного следует, что исследование влияния внешних воздействий на физические свойства сред без центра симметрии и сегнетоэластиков является актуальным, так как позволяет выяснить природу этих воздействий. В связи развитием нанотехнологий и наноэлектроники, появилась возможность исследования сегнетоэлектрических [39-42] и полупроводниковых наноструктур [43 - 48]. Данные исследования позволят предсказать общие закономерности внешнего воздействия на наноструктуры без центра симметрии [49].
Цели и задачи диссертации. Целью настоящей работы стало исследование новых явлений возникающих при внешнем воздействии на среды без центра симметрии и сегнетоэластики, а также выяснение природы их формирования. В диссертации были рассмотрены следующие задачи:
ц; ЦфВ, см'

250 Т’К
Рис.1.2.4. Температурная зависимость подвижностей рфв (1) и р (2) для Х = 500нм [168].