Эмиссия электронов из униполярного сегнетоэлектрического кристалла триглицинсульфата

• Автор: Рогазинская, Ольга Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 122 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА Е ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1Л . Электронная эмиссия сегнетоэлектрических материалов..
1.2. Униполярность и внутренние смещающие поля
в сегнетоэлектриках
ГЛАВА II. ВНУТРЕННЕЕ СМЕЩАЮЩЕЕ ПОЛЕ КРИСТАЛЛОВ ТГС
2.1. Описание методики исследования и экспериментальной установки
2.2. Изменение униполярности в процессе роста кристаллов

2.3. Внутренние смещающие поля и эмиссия электронов облученных кристаллов ТГС
ГЛАВА III. ЭЛЕКТРОННАЯ ЭМИССИЯ КРИСТАЛЛОВ ТГС С
РАЗЛИЧНЫМИ ДЕФЕКТАМИ
3.1. Эмиссия электронов с поверхности зеркальных сколов кристаллов ТГС
3.2. Кинетика электронной эмиссии кристаллов ТГС
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Исследования поверхности и в частности эмиссии электронов с поверхности твердых тел продолжают оставаться актуальной задачей физики твердого тела и физической электроники. Это связано как с высокой чувствительностью данного метода, открывающего широкие практические возможности неразрушающего контроля поверхности различных материалов и возможностью использования данных материалов в качестве холодных катодов, так и с решением фундаментальных задач физики низкоразмерных систем.
Применение сегнетоэлектриков в качестве эмиттеров связано с использованием полярного состояния их поверхности, существенное влияние на которое оказывает доменная структура этих кристаллов. Характер и параметры, которой в свою очередь определяются условиями ее формирования - наличием дефектов и внутренних смещающих полей, возникающих в результате роста, введения различного рода примесей в кристалл при его выращивании или возникающих в результате радиационного облучения. В связи с этим исследования взаимосвязи эмиссии электронов со степенью униполярности сегнетоэлектрического материала представляются важными и перспективными.
В качестве объекта исследования в работе были выбраны кристаллы триглицинсульфата - ТГС (химическая формула (№12 СН2 СООН)3Н2 804) -номинально чистого и легированного различными примесями. Выбор этих кристаллов для детального исследования электронной эмиссии оправдан с одной стороны достаточно хорошей изученностью этого материала, облегчающей интерпретация получаемых результатов, а с другой - удобством его исследования из-за невысоких значений температуры фазового перехода (-50° С).
Целью работы является исследование эмиссии электронов из униполярного сегнетоэлектрического кристалла ТГС с различным типом дефектов, специально вводимых в кристалл при его выращивании или возникающих в результате радиационного облучения.
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи данной работы:
- изучение ростовых закономерностей формирования внутреннего поля смещения в кристаллах ТГС;
- экспериментальное исследование влияния рентгеновского облучения на электронную эмиссию кристаллов ТГС;
- исследование эмиссии электронов с зеркальных сколов униполярных кристаллов ТГС;
- изучение релаксационных процессов термо- и электростимулированной электронной эмиссии.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Величина и знак внутреннего смещающего поля, возникающего в процессе роста, определяются полями, образующимися на фронте кристаллизации (на границе раздела кристалл-раствор) и выделяющими преимущественное направление в растущем кристалле.
2. Увеличение энергии и дозы рентгеновского облучения приводит к уменьшению значений эмиссионного тока вплоть до полного его исчезновения.
3. Характер кривых эмиссионного тока для всех кристаллов ТГС существенно зависит от степени естественной униполярности, строения доменной структуры и типа дефектов, вводимых в кристалл.
4. Закономерности кинетики электронной эмиссии могут быть объяснены в рамках механизма эмиссии электронов с поверхностных состояний.
Научная новизна работы. В настоящей работе впервые
- установлены ростовые закономерности формирования внутреннего поля смещения в кристаллах ТГС,

таких диполей, благодаря появлению локальных электрических полей и механических напряжений возникает внутреннее поле Есм. При этом стабилизируется одно направление Р$, которое нельзя изменить внешним электрическим полем без нарушения структуры кристалла. При этом в процессах переполяризации участвуют лишь сегнетоактивные диполи, так как диполи, образованные молекулами аланина, являются необратимыми. Под действием переменного поля они не изменяют своего направления на противоположное, а колеблются около положения равновесия.
Кристалл, выращенный с добавкой L, а-аланина большой концентрации (до 30-40%) является практически
монодоменным и обнаруживает смещенную петлю
диэлектрического гистерезиса (рис. 15 а), так как из-за
структурных отличий молекула Рис. 16. Зависимость диэлектрической
проницаемости от температуры глицина, замещённая молекулой с)Ля кристалла ТГС с примесью
а-аланина не способна к молекул L, а-аланина. Кривые
отвечают следующим значениям реориентации в электрическом Еь: 0; 5,6; 8,0; 19,2; >34; >80 кВ/см.
поле.
Примеси аланина снижают значение s, приводит к увеличению области существования сегнетофазы, смещению Тс в область более высоких температур относительно Тс чистого кристалла ТГС (рис. 16).
Природа возникновения Есм в ТГС с примесью хрома иная. Ростовое внедрение ионов Сг3+ формирует кластер [94], в который входят глицин II и III, два тетраэдра SO4 :
Cr(NH2CH2C00H)2H2S04HS
По характеру расположения в решетке примеси ионов хрома относятся к примесям типа внедрения, что обуславливает их некоторую