Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами

Сидоркин, Вадим Александрович

Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Сидоркин, Вадим Александрович АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Воронеж МЕСТО ЗАЩИТЫ

2006 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.07 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами»

Автореферат диссертации на тему "Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами"

На правах рукописи

Сидоркин Вадим Александрович

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА, ПРОЦЕССЫ СТАРЕНИЯ И УСТАЛОСТИ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКОВ С ДЕФЕКТАМИ

Специальность 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

ВОРОНЕЖ - 2006

Работа выполнена в Воронежском государственном университете

Научный руководитель - доктор физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор

Защита состоится 20 апреля 2006 года в 17.00 часов на заседании диссертационного совета Д.212.038.06 при Воронежском государственном университете по адресу: 394006, г. Воронеж, Университетская пл.,1, ауд. 479.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Воронежского государственного университета.

Автореферат разослан 17 марта 2006 года.

Дрождин Сергей Николаевич

Даринский Борис Михайлович

доктор физико-математических наук, профессор

Матвеев Николай Николаевич

Ведущая организация: Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет), г. Москва

Ученый секретарь диссертационного совета

Дрождин С.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы.

Среди различных вариантов получения сегнетоэлектрических 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 зародышеобразова-ния 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 особенности, на свойства тонкопленочных сегнетоэлектриков по-прежнему остается важной и актуальной.

Цель и задачи исследования.

В связи со сказанным целью настоящей работы являлось исследование

влияния дефектов на процессы старения и усталости, диэлектрические и эмиссионные свойства объемных и тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи данной работы:

- синтез и экспериментальное исследование диэлектрических свойств тонких пленок титаната свинца и кристалла триглицинсульфата, легированного примесью европия;

- теоретическое изучение взаимодействия доменных границ с точечными и линейными дефектами в кристаллах сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков;

- изучение процессов старения и усталости сегнетоэлектриков, вызванных перераспределением дефектов в образце, процессами растрескивания на границе сегнетоэлектрический материал - электрод, а также образованием упрямых доменов в сегнетоэлектриках;

- экспериментальное исследование закономерностей эмиссионных явлений в номинально чистых и легированных примесями сегнетоэлектрических материалах.

Методики измерений и объекты исследований. Для получения пленок титаната свинца (РЬТЮ3) в качестве исходных компонентов в процессе синтеза использовались тонкие слои свинца и титана, сформированные в виде гетероструктур на подложках из монокристаллического кремния, поликристалпического титана, а также поликора методом магне-тронного напыления слоев металлов. Режим отжига напыленных структур зависел от типа подложки. Фазовый состав образцов изучался методом рентге-нофазового анализа (РФА). Морфология поверхности синтезированных пленок контролировалась с помощью атомного силового микроскопа.

Для определения температурной зависимости диэлектрической проницаемости пленок проводились измерения электрической емкости образцов в интервале температур от 20 до 650 °С при помощи моста переменного тока ВМ 509 на частоте 1 кГц и напряжении 1,25 В.

Монокристаллы триглицинсульфата с примесью европия (ТГС+Еи3+) выращивались методом снижения температуры насыщенного раствора. Величина и знак поля смещения оценивались по смещению петель диэлектрического гистерезиса вдоль оси Е на частоте 50 Гц.

Измерения тока термостимулированной эмиссии электронов проводились

по стандартной методике в вакууме порядка 10 "5 мм. рт. ст. В качестве детектора эмиссии электронов использовался вторичный электронный умножитель ВЭУ-6, позволяющий регистрировать единичные электроны. Сформированный сигнал регистрировался электронно-счётным частотомером 43-54 и наблюдался на экране осциллографа С1-68.

Для получения картины пространственного распределения эмитированных электронов использовались кремниевые подложки, покрытые электронным ре-зистом (ZEP-520, Nippon Zeon Co., Ltd.).

Научная новизна.

Все основные результаты данной работы являются новыми. В ней впервые исследованы диэлектрические свойства тонких пленок титаната свинца, полученных магнетронных распылением и последующим термическим отжигом реагентов. Изучены особенности взаимодействия с дефектами доменных границ сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков. Предложены и описаны новые модели старения и усталости сегнетоэлектриков. Изучено пространственное распределение эмиссии электронов, возникающей при переключении сегнетоэлектриков.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Размерный эффект оказывает существенное влияние как на температуру перехода в полярное состояние, так и на процессы переключения в тонкопленочных сегнетоэлектриках.

2. Введение примеси европия в кристалл TTC оказывается более эффективным способом создания внутреннего поля по сравнению с другой примесью замещения - ионами хрома и почти такой же эффективной, как примесь внедрения - молекулы L, а - аланина.

3. Возможными причинами старения и деградации сегнетоэлектриков является диффузия дефектов к доменным стенкам, стабилизация электрическими и упругими полями дефектов упрямых доменов, а также разрушение приповерхностных слоев переключаемого материала в процессе длительного циклирования сегнетоэлектрического образца.

4. С ростом частоты переключающего поля to коэрцитивное поле в сегнетоэлектриках возрастает по логарифмическому закону для узких доменных границ (вдали от точки Кюри) и пропорционально га для широких границ (вблизи точки Кюри).

5. Пространственное распределение электронов, эмитированных при переключении сегнетоэлектриков, существенно зависит от формы сигнала переключающего напряжения.

Научная и практическая значимость работы.

Основными результатами диссертационной работы являются выявленные в ней закономерности поведения диэлектрических и эмиссионных свойств тонкопленочных и объемных сегнетоэлектриков с дефектами, предложенные в работе модели процессов старения и усталости сегнетоэлектриков. Полученные результаты могут быть использованы при разработке элементов памяти и других устройств современной электроники на основе сегнетоэлектриков.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XVI и XVII Всероссийских Конференциях по физике сегнетоэлектриков (Тверь, 2002; Пенза, 2005), Международных научно-технических конференциях «Межфазная релаксация в полиматериалах» (Москва, 2001, 2003); 6-ой Европейской конференции по применению полярных диэлектриков (Авьеру, Португалия, 2002); 7-м и 8-м Международных Симпозиумах по доменам в ферроиках и мезоскопи-ческим структурам (Йер, Франция, 2002; Цукуба, Япония, 2004); 7-ом Россий-ско/СНГ/Балтийско/Японском Симпозиуме по сегнетоэлектричеству (С.Петербург, 2002); 6-ой научной конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ (Дубна, 2002); V Международном конгрессе по математическому моделированию (Дубна, 2002), 8-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2002); 4-ой IEEE Международной конференции по вакуумным электронным источникам (Саратов, 2002); 4-ой IEEE Международной конференции по вакуумной электронике (Сеул, Корея, 2003); 10-ой Европейской конференции по сегнетоэлектричеству (Кэм-бридж, Великобритания, 2003); 16-ом Международном Симпозиуме по интегрированным сегнетоэлектрикам (Гуаньджоу, Корея, 2004); 4-ой Европейской рабочей школе по пьезоэлектрическим материалам (Монпелье, Франция, 2004); 3-м Международном материаловедческом Симпозиуме (Авьеру, Португалия, 2005); 11-ой Международной конференции по сегнетоэлектричеству (Бразилия /Аргентина, 2005).

Публикации и вклад автора.

Основное содержание диссертации опубликовано в 14 научных статьях.

Автором получены все основные экспериментальные результаты и проведены теоретические расчеты Обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на 119 страницах машинописного текста, иллюстрирована 45 рисунками. Библиографический раздел включает 131 наименование.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулирована цель, поставлены основные задачи исследования, описаны объекты исследований и методы их изучения, отмечены научная новизна и практическая значимость полученных результатов, перечислены основные научные положения, выносимые на защиту. Кратко изложена структура диссертации и ее содержание, приведены сведения о публикациях и апробации работы.

В первой главе диссертации представлены результаты изучения диэлектрических свойств тонких пленок РЬТЮ3, а также объемных сегнетоэлектриче-ских монокристаллов ТГС, легированных примесью европия.

Согласно данным РФА основной набор рефлексов в синтезированных пленках соответствует тетрагональной фазе РЬТЮ3 с небольшим включением фазы PbTi307. По данным атомно - силовой микроскопии синтезированная на подложке из поликора пленка титаната свинца имеет поликристаллическую структуру с достаточно большими размерами зерен - от 400 до 600 nm в ширину и от 600 до 900 nm в высоту.

Зависимость диэлектрической проницаемости от температуры е(Т) для пленок РЬТЮ3 на различных подложках имеет качественно одинаковый вид с максимумом диэлектрической проницаемости в несколько тысяч при температуре примерно 420 - 430°С.

Наличие температурного гистерезиса точки Кюри, который проявляется в сдвиге максимума зависимости е(Г) при нагревании и охлаждении на 10°С, закона «четверки» - различия наклона зависимости обратной диэлектрической проницаемости от температуры выше и ниже точки Кюри примерно в четыре раза 3.6 - 3.9), а также само значение константы Кюри (С«4*105 °С)

указывают на то, что в синтезированных пленках реализуется сегнетоэлектри-ческий фазовый переход первого рода.

Температура фазового перехода в пленках РЬТЮ3 смещена в сторону низких температур по сравнению с объемными образцами (для монокристаллического титаната свинца температура фазового перехода равна 495°С). С увеличением толщины пленки температура фазового перехода смещается в сторону высоких температур (Рис.1).

Температурные зависимостей диэлектрической проницаемости свежеприготовленной пленки и пленки хранившейся в течение года без каких-либо воздействий, в том числе связанных с измерениями, аналогичны по форме и точка фазового перехода находится в том же интервале температур. В то же время значение диэлектрической проницаемости в максимуме для состаренных образцов уменьшается от = 760 до £„„ = 560. Существенное уменьшение значений переключаемой поляризации в синтезированных пленках наблюдается после Ю10 - 10й циклов переключения.

Температурная зависимость спонтанной поляризации Р3(Т) вблизи Тс имеет характерный скачок (АР, = 8 цС/сш2), что также является доказательством наличия фазового перехода первого рода в тонких пленках РЬТЮ3.

Коэрцитивное поле Ес синтезированных пленок, определенное по петлям диэлектрического гистерезиса, убывает с ростом температуры (Рис.2) и обращается в ноль при температуре, соответствующей фазовому переходу, при которой наблюдается максимум зависимости диэлектрической проницаемости от температуры.

о £

470 ■

460 ■

450

0.5

1.5 2,5

1/<1, мин'1

3,5

Рис.1. Зависимость температуры фазового перехода Тс от толщины образца для пленок титаната свинца на кремниевой подложке

Сравнение петель диэлектрического гистерезиса для пленок РЬТЮз различной толщины позволило проследить толщинную зависимость Ес, которая является четко выраженной обратно пропорциональной зависимостью Ес ~ d"1, характерной для сегне-тоэлектриков.

Вторая часть первой главы посвящена изучению диэлектрической нелинейности в кристалле триглицинсульфата, легированном примесью европия. Согласно полученным данным, зависимость эффективной диэлектрической проницаемости е^ от величины напряженности внешнего электрического поля для кристаллов ТГС с примесью европия в отличие от чистого ТГС, также как и для кристалла ТГС другими примесями, имеет характерный минимум в области слабых полей. При приближении к температуре фазового перехода область минимальных значений уменьшается и сдвигается в сторону меньших полей, что находится в хорошем согласии с уменьшением внутреннего поля смещения при увеличении температуры. В то же время, уменьшение максимума зависимости s^ от температуры оказывается меньшим, чем в кристалле ТГС с примесью хрома и близким к аналогичной зависимости для кристалла ТГС с примесью а- аланина. Этот результат, как и в случае кристаллов ТГС с а- аланином, может быть связан с возникновением больших упругих напряжений в процессе роста кристалла ТГС, легированного ионами европия, благодаря большому ионному радиусу иона европия. Высказанное предположение подтверждается высокой долей монодоменных областей и большой величиной эмиссионного тока в кристаллах ТГС с примесью европия, характерных для примесных кристаллов ТГС с большими значениями внутреннего поля.

Рис.2. Температурная зависимость коэрцитивного поля Ее пленок титаната свинца на поликоровой подложке.

Вторая глава посвящена изучению взаимодействия доменных границ с дефектами в кристаллах сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков. В процессе взаимодействия с заряженными и упругими дефектами в указанных материалах возникают изменения профиля доменной стенки, при которых в области прогнутой доменной стенки в сегнетоэлектриках появляются связанные электрические заряды, а в кристаллах сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков еще и двой-никукмцие дислокации, взаимодействие с которыми и представляет собой эффективное взаимодействие указанных дефектов с доменной стенкой.

В настоящей работе расчеты указанного взаимодействия дефектов с доменной границей проведены для случая центра дилатации и дислокаций с различной ориентацией линии дислокации относительно плоскости непрогнутой доменной стенки.

Совместное решение уравнения равновесия границы, уравнения Пуассона и уравнения несовместности деформаций для случая взаимодействия с доменной границей центра дилатации показывает, что смещение стенки в данном случае обладает симметрией в направлении, перпендикулярном спонтанному сдвигу и асимметрично вдоль этого направления, а энергия взаимодействия центра дилатации с доменной границей убывает с ростом расстояния дефекта от границы хл пропорционально 1/х].

Как и в случае взаимодействия с центром дилатации, при взаимодействии доменной границы в сегнетоэлектрике - сегнетоэластике с дислокацией определенный прогиб границы способен снимать часть напряжений, создаваемых в кристалле дислокацией, что эффективно означает взаимное притяжение стенки и дефекта.

Для взаимодействия с доменной стенкой сегнетоэлектрика-сегнетоэластика винтовой дислокации, у которой линия дислокации параллельна исходному положению доменной границы и спонтанному сдвигу, координатная зависимость смещения границы вдоль направления спонтанной поляризации имеет вид:

.... Ь г 8 пР1

У <?>=------агс1ё—, - - ~

2/иг„0 + Г) elfiel ' °

где Ъ - вектор Бюргерса дислокации, ц - модуль сдвига, Р0 иг, - спонтанная поляризация и спонтанная деформация соответственно, ес и еа - диэлектрические проницаемости монодоменного кристалла вдоль полярной оси и в перпендикулярном направлении соответственно.

Линейная плотность энергии взаимодействия границы с дислокацией здесь равна

4х<1 + Um

Как и в случае точечных дефектов, наличие дополнительно к спонтанной деформации спонтанной поляризации, создавая дополнительную жесткость для смещения доменной стенки, уменьшает степень ее прогиба и линейную плотность энергии взаимодействия доменной стенки с дислокацией.

Основным параметром, характеризующим процессы переключения, является коэрцитивное поле материала. В первом разделе третьей главы рассчитывается зависимость величины коэрцитивного поля от частоты переключающего электрического поля для бездефектного и дефектного сегнетоэлектрического материала со 180° доменами. Показано, что для достаточно узких, сравнимых с решеточной постоянной доменных границ (вдали от точки Кюри) коэрцитивное поле в сегнетоэлектриках в зависимости от частоты переключающего поля ш контролируется активационными процессами и возрастает по логарифмическому закону с ростом о». Для широких границ (вблизи точки Кюри) Ес растет пропорционально со.

Во второй части данной главы исследуется влияние домен-дефектного взаимодействия на процессы старения и усталости в сегнетоэлектриках. Рассматривается механизм, в котором указанные процессы связаны с уменьшением суммарной энергии реального сегнетоэлектрического материала в случае, когда дефекты располагаются на доменных границах. Это приводит к диффузии дефектов к доменным границам (процессы старения) и к дополнительному захвату дефектами движущихся доменных границ в процессе переключения сегнегоэлектрика (процессы деградации). В результате число точек закрепления доменных границ дефектами увеличивается, вклад доменных границ в диэлектрическую проницаемость уменьшается, а величина коэрцитивного поля наоборот увеличивается вместе с увеличением времени хранения материала и числом циклов переключения (времени работы).

Расчет изменения величины диэлектрической проницаемости полидоменного сегнегоэлектрика со временем показывает, что указанная величина в отсутствие внешнего воздействия меняется следующим образом:

е« = 0)

е<1>

//г)+ а - ехр(- tlvyyJnlJ^TIU, exv<yjT)erfqj0IT)i

где для собственного сегнетоэлектрика

Щ^РрВ

е а = 0> -

Здесь и0 - энергия взаимодействия границы с дефектом, п0 - концентрация дефектов , у - поверхностная плотность энергии доменной стенки, / - характерный размер домена, а - решеточная постоянная.

Как видно из полученного выражения, эффект старения определяется здесь временем релаксации дефектной структуры г и энергией их взаимодействия с доменной стенкой и„.

В модели бокового движения доменной стенки коэрцитивное поле Ес в не-состаренном (/ = 0) и в состаренном (/->») образце описывается соответственно выражениями:

"о "о

Как видно из полученных выражений, увеличение поля Ес со временем зависит от соотношения между и0 и кТ.

Обратные домены, возникающие вблизи поверхности сегнетоэлектрика, в отсутствии компенсационных эффектов являются неустойчивыми и должны с течением времени исчезнуть. Однако если принять во внимание возможность введения в кристалл дефектов, взаимодействующих с доменами, то указанную систему доменов можно закрепить. Закрепляющими дефектами могут служить заряженные точечные дефекты, компенсирующие связанный заряд на границе домена и дислокации. В сегнетоэлектрических кристаллах дислокации являются заряженными, выступают как источники неупругих деформаций и имеют наибольшие времена релаксации. Расчеты линейной плотности заряда на дислокации т=Р0Ь, где Р0- спонтанная поляризация, а Ь - вектор Бюргерса решеточной дислокации, а также характерной величины плотности дислокаций а=с1Р01е1((1- пьезомодуль), необходимой для компенсации напряжений, создаваемых вблизи конца упрямого домена за счет электроупругого взаимодействия, показывают, что реально существующей в кристалле системы дислокаций достаточно для стабилизации упрямых доменов, выключение которых из процесса переключения будет заметно, по крайней мере, для тонкопленочных образцов.

Пластическое деформирование сегнетоэлектрической пленки приводит к возникновению в месте контакта сегнетоэлектрик - электрод упругих напряжений, которые являются причиной отрыва сегнетоэлектрической пленки от электрода в некоторой области контакта. Используя в качестве критерия разрушения контакта кристалл - электрод равенство упругой энергии деформированной области и поверхностной энергии адгезии

где С - упругий модуль, В - расстояние между берегами трещины, у - энергия адгезии между кристаллом и электродом, I - длина трещины, в настоящей работе определена локальная пластическая деформация в условиях разрушения

В четвертой главе приводятся результаты исследования эмиссии электронов, возникающей при изменении поляризации сегнетоэлектриков. В рамках данной работы проверялась корреляция между толщинными зависимостями наиболее важных параметров процесса переполяризации и эмиссии электронов — коэрцитивным полем образца и пороговым полем эмиссии, а также исследовалось пространственное распределение эмитированных электронов при переключении спонтанной поляризации.

Проведенный эксперимент показал обратно пропорциональное увеличение порогового поля эмиссии Е& с уменьшением толщины образца идентичное изменению коэрцитивному полю.

Экспериментальные результаты по изучению пространственного распределения эмитированных электронов показали, что в начальный момент времени переключение спонтанной поляризации имеет место только в толще кристалла под поверхностью электрода и в области, прилегающей к электродам в зазоре между ними. Как следствие, электронная эмиссия, вызванная данным процессом, появляется только в области прилегающей к электродам. Возникающее при частичном переключении неоднородное распределение связанных зарядов на поверхности образца создает сильный градиент электрического потенциала вдоль поверхности образца (тангенциальное электрическое поле), что приводит к созданию электронной лавины и последующему образованию плазменного слоя в области открытой полярной поверхности кристалла между полосками электродов. Начиная с этого момента, плазма работает как динамический электрод для переключения поляризации в открытой области. Различная форма

вв^ъуь ,

прикладываемых импульсов напряжения влияет на пространственное распределение эмитированных электронов.

В кристаллах ТГС с примесью европия с увеличением скорости нагрева до 2 градусов в минуту наблюдается затягивание эмиссии в парафазу более, чем на 5 градусов. Наличие эмиссии выше Тс подтверждает предположение о природе зарядов, активных в эмиссии: ими являются компенсирующие заряды, а не заряды спонтанной поляризации. Возрастание температуры исчезновения эмиссии в парафазе с ростом скорости нагрева связано с затягиванием компен- г

сирующих зарядов до данных температур из-за достаточно большого времени их максвелловской релаксации.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

По результатам проведенного исследования можно сформулировать следующие выводы:

1. Тонкие сегнетоэлектрические пленки титаната свинца обладают фазовым переходом первого рода. Температура фазового перехода в полярное состояние синтезированных пленок зависит от толщины пленки d , возрастая с ростом последней и приближаясь с ростом d к температуре Кюри объемного материала. В отличие от объемного материала коэрцитивное поле в пленках титаната свинца возрастает линейно при удалении от точки Кюри в полярную фазу.

2. Введение в кристалл ТГС примеси европия при той же концентрации дефектов приводит к созданию большего внутреннего поля смещения, чем для кристаллов ТГС с примесью ионов хрома и близкого к его значению для кристалла ТГС с L, а - аланином. Указанный результат связывается с появлением больших упругих напряжений в процессе роста кристалла ТГС с ионами европия благодаря большим радиусам указанных ионов. Высказанное предположе- » ние подтверждается высокой степенью униполярносги и большой величиной эмиссионного тока для кристаллов ТГС с примесью европия.

3. Наличие спонтанной поляризации (деформации) дополнительно к спонтанной деформации (поляризации) приводит к появлению дополнительной жесткости для изгибных смещений доменной стенки, и, как следствие, к понижению энергии взаимодействия дефектов кристаллической решетки с доменными границами в кристаллах сегнетоэлектриков - сегнетоэластиков по сравнению с собственным сегнетоэлектриком и собственным сегнетоэластиком.

4. Причинами старения и усталости сегнегоэлекгриков является диффузия дефектов к доменным стенкам, возникновение упрямых доменов, уменьшающих реверсируемую поляризацию сегнетоэлектрического кристалла за счет компенсации связанного заряда и упругих напряжений на границе домена электрическими и упругими полями дефектов, а также разрушение материала электродов или поверхностного несегнетоэлектрического слоя благодаря возникновению механических напряжений в месте их контакта с переключаемым материалом в процессе длительного циклирования сегнетоэлектрического образца.

5. С ростом частоты переключающего поля со коэрцитивное поле в сегнето-электриках возрастает по логарифмическому закону для достаточно узких, сравнимых с решеточной постоянной доменных границ (вдали от точки Кюри) и растет пропорционально со для широких границ (вблизи точки Кюри).

6. Источником эмиссии электронов, стимулированной переключением спонтанной поляризации в исследованных материалах, является плазма, формируемая поверхностным пробоем в точке тройного контакта электрод - сег-нетоэлектрик - вакуум.

7. Наличие эмиссии выше Тс в кристалле триглицинсульфата с примесью европия подтверждает предположение об активности в эмиссии электронов компенсирующих зарядов. Возрастание температуры исчезновения эмиссии в парафазе с ростом скорости нагрева связано с затягиванием компенсирующих зарядов до данных температур в связи с достаточно большим временем их максвелловской релаксации в этом кристалле.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ отражено в следующих публикациях:

1. Диэлектрические свойства тонкопленочных образцов PbTi03 на кремниевой и титановой подложках /... В.А. Сидоркин , [и др.] // Межфазная релаксация в полиматериалах : материалы Международ, науч.-техн. конф. - М., 2001. - С. 282-284.

2. Sidorkin V.A. Electron emission out of TGS Crystals Irradiated by X-Rays / V.A.Sidorkin, O.V.Rogazinskaya // Proceedings Fourth IEEE International Vacuum Electron Sources Conference, Saratov, Russia, 2002. - Saratov, 2002. - P. 284-285.

3. Synthesis and Study of Dielectric Properties of PbTi03 Thin Films / ... V.A.Sidorkin [et al.] // Ferroelectrics. - 2003. - V. 286. - P. 335-342.

„ 6152 AM*.

4. Sidorkin A.S. Frequency Dependence of Coercive Field for Lateral Movement of Domain wall in 180-Degree Ferroelectrics / A.S. Sidorkin, V.A.Sidorkin, S.Yu. Radchenko // Ferroelectrics. - 2003. - V. 290. - P. 193-198.

5. Electron Emission of Ferroelectrics / ...V.A. Sidorkin [et al.] // Ferroelectrics. -2003.-V. 295.-P. 55-66.

6. Electron Emission Behaviours of Ferroelectric Materials / V.A.Sidorkin [et al.] // Proceedings of Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference, Seoul, Korea. - Seoul, 2003. - P. 311 -312.

7. Пространственное распределение и толщинная зависимость эмиссии электронов из кристалла TTC / В.А.Сидоркин [и др.] // Межфазная релаксация в полиматериалах : материалы Международ, науч.-техн. конф. - М., 2003. - Ч. 2.-С. 15-17.

8. Electron Emission from Irradiated Ferroelectrics / ... V.A.Sidorkin [et al.] H Ferroelectrics. - 2004. - V. 302. - P. 95-98.

9. Sidorkin A.S. Kinetics of Electron Emission from Ferroelectrics / A.S.Sidorkin, V.A.Sidorkin // Ferroelectrics. - 2004. - V. 302. - P. 3-9.

10. Thermostimulated Electron Emission in Paraelectric Phase of TGS Crystals with Nickel Impurity ! ... V.A.Sidorkin [et al.] // Ferroelectrics. - 2004. - V. 302. -P.ll-16.

11. Pyroelectric Electron Emission Behaviors of Congruent and Stoichiometric Lithium Niobate Crystals / ... V.A.Sidorkin [et al.] // Journal of Electroceramics. -2004. - V.13. - P.293-297.

12. Релаксация диэлектрической проницаемости кристаллов TTC, выращенных при температурах ниже 0°С ! ... В.А. Сидоркин, [и др.] // Изв. РАН. Сер. физ. - 2005. - Т. 69, № 8, С.1224-1226.

13. Switching Current in Thin Ferroelectric Lead Thanate Films / ... V.A. Sidorkin [et al.] // Journal de Physique IV, France, 2005. - V.126. - P.81-84.

14. Sidoikin Vadim. Electron-beam focusing in 1:1 electron projection lithography system / Vadim Sidorkin // J.Vac.Sci.Technol. - 2006. - V. B24(l).-P.224-230.

Заказ № 117 от 15 03 06 г. Тир 100 экз Лаборатория оперативной полиграфии ВГУ

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Сидоркин, Вадим Александрович

ВВЕДЕНИЕ.

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.

Введение диссертация по физике, на тему "Электрические свойства, процессы старения и усталости сегнетоэлектриков с дефектами"

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.

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.

Цель и задачи исследования. В связи со сказанным целью настоящей работы являлось исследование влияния дефектов на процессы старения и усталости, диэлектрические и эмиссионные свойства объемных и тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов.

В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи данной работы:

Научная новизна. Все основные результаты данной работы являются новыми. В ней впервые исследованы диэлектрические свойства тонких пленок титаната свинца, полученных магнетронных распылением и последующим термическим отжигом реагентов. Изучены особенности взаимодействия с дефектами доменных границ сегнетоэлектриков-сегнетоэластиков. Предложены и описаны новые модели старения и усталости сегнетоэлектриков. Изучено пространственное распределение эмиссии электронов, возникающей при переключении сегнетоэлектриков.

Научные положения, выносимые на защиту.

2. Введение примеси европия в кристалл ТГС оказывается более эффективным способом создания внутреннего поля по сравнению с другой примесью замещения - ионами хрома и почти такой же эффективной, как примесь внедрения - молекулы Ь, а - аланина.

4. С ростом частоты переключающего поля со коэрцитивное поле в сегнетоэлектриках возрастает по логарифмическому закону для узких доменных границ (вдали от точки Кюри) и пропорционально со для широких границ (вблизи точки Кюри).

Научная и практическая значимость работы. Основными результатами диссертационной работы являются выявленные в ней закономерности поведения диэлектрических и эмиссионных свойств тонкопленочных и объемных сегнетоэлектриков с дефектами, предложенные в работе модели процессов старения и усталости сегнетоэлектриков. Полученные результаты могут быть использованы при разработке элементов памяти и других устройств современной электроники на основе сегнетоэлектриков.

Апробаиия работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XVI и XVII Всероссийских Конференциях по физике сегнетоэлектриков (Тверь, 2002; Пенза, 2005), Международных научно-технических конференциях «Межфазная релаксация в полиматериалах» (Москва, 2001, 2003); 6-ой Европейской конференции по применению полярных диэлектриков (Авьеру, Португалия, 2002); 7-м и 8-м Международных Симпозиумах по доменам в ферроиках и мезоскопическим структурам (Йер, Франция, 2002; Цукуба, Япония, 2004); 7-ом Российско/СНГ/Балтийско/Японском Симпозиуме по сегнетоэлектричеству (С.-Петербург, 2002); 6-ой научной конференции молодых ученых и специалистов ОИЯИ (Дубна, 2002); V Международном конгрессе по математическому моделированию (Дубна, 2002), 8-ой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Екатеринбург, 2002); 4-ой IEEE Международной конференции по вакуумным электронным источникам (Саратов, 2002); 4-ой IEEE Международной конференции по вакуумной электронике (Сеул, Корея, 2003); 10-ой Европейской конференции по сегнетоэлектричеству (Кэмбридж, Великобритания, 2003); 16-ом Международном Симпозиуме по интегрированным сегнетоэлек-трикам (Гуаньджоу, Корея, 2004); 4-ой Европейской рабочей школе по пьезоэлектрическим материалам (Монпелье, Франция, 2004); 3-м Международном материаловедческом Симпозиуме (Авьеру, Португалия, 2005); 11-ой Международной конференции по сегнетоэлектричеству (Бразилия /Аргентина, 2005).

Публикации и вклад автора.

Основное содержание диссертации опубликовано в 14 научных статьях. Автором получены все основные экспериментальные результаты и проведены теоретические расчеты. Обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем.

Объем и структура диссертации.

Заключение диссертации по теме "Физика конденсированного состояния"

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Тонкие сегнетоэлектрические пленки титаната свинца обладают фазовым переходом первого рода. Температура фазового перехода в полярное состояние синтезированных пленок зависит от толщины пленки <1, возрастая с ростом последней и приближаясь с ростом (1 к температуре Кюри объемного материала. В отличие от объемного материала коэрцитивное поле в пленках титаната свинца возрастает линейно при удалении от точки Кюри в полярную фазу.

2. Введение в кристалл ТГС примеси европия при той же концентрации дефектов приводит к созданию большего внутреннего поля смещения, чем для кристаллов ТГС с примесью ионов хрома и близкого к его значению для кристалла ТГС с Ь, а - аланином. Указанный результат связывается с появлением больших упругих напряжений в процессе роста кристалла ТГС с ионами европия благодаря большим радиусам указанных ионов. Высказанное предположение подтверждается высокой степенью униполярности и большой величиной эмиссионного тока для кристаллов ТГС с примесью европия.

3. Наличие спонтанной поляризации (деформации) дополнительно к спонтанной деформации (поляризации) приводит к появлению дополнительной жесткости для изгибных смещений доменной стенки, и, как следствие, к понижению энергии взаимодействия дефектов кристаллической решетки с доменными границами в кристаллах сегнетоэлектриков -сегнетоэластиков по сравнению с собственным сегнетоэлектриком и собственным сегнетоэластиком.

4. Причинами старения и усталости сегнетоэлектриков является диффузия дефектов к доменным стенкам, возникновение упрямых доменов, уменьшающих реверсируемую поляризацию сегнетоэлектрического кристалла за счет компенсации связанного заряда и упругих напряжений на границе домена электрическими и упругими полями дефектов, а также разрушение материала электродов или поверхностного несегнетоэлектрического слоя благодаря возникновению механических напряжений в месте их контакта с переключаемым материалом в процессе длительного циклирования сегнетоэлектрического образца.

5. С ростом частоты переключающего поля © коэрцитивное поле в сегнетоэлектриках возрастает по логарифмическому закону для достаточно узких, сравнимых с решеточной постоянной доменных границ (вдали от точки Кюри) и растет пропорционально со для широких границ (вблизи точки Кюри).

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Сидоркин, Вадим Александрович, Воронеж

1. Кенциг В. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики / В.Кенциг. - М. : ИЛ, 1960.-234 с.

2. Иона Ф. Сегнетоэлектрические кристаллы / Ф.Иона, Д.Ширане. М. : Мир, 1965.-555 с.

3. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков / И.С.Желудев. -М. : Наука, 1968. 464 с.

4. Сонин A.C. Введение в сегнетоэлектричество / А.С.Сонин, Б.А.Струков.- М.: Высшая шк., 1970. 271 с.

5. Холоденко Л.П. Термодинамическая теория сегнетоэлектриков типа ти-таната бария / Л.П.Холоденко. Рига : Зинатне, 1972. - 227 с.

6. Вакс В.Г. Введение в микроскопическую теорию сегнетоэлектриков / В.Г.Вакс. М.: Наука, 1973. - 327 с.

7. Желудев И.С. Основы сегнетоэлектричества / И.С.Желудев. М. : Атомиздат, 1973. - 472 с.

8. Бурсиан Э.В. Нелинейный кристалл. Титанат бария / Э.В.Бурсиан. М. : Наука, 1974. - 296 с.

9. Блинц Р. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики / Р.Блинц, Б.Жекш.- М.: Наука, 1975.-398 с.

10. Фридкин В.М. Сегнетоэлектрики полупроводники / В.М.Фридкин. -М. : Наука, 1976. - 408 с.

11. И. Струков Б.А. Сегнетоэлектричество / Б.А.Струков. М. : Наука, 1979. -96 с.

12. Лайнс М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / М.Лайнс, А.Гласс. М.: Мир, 1981.-736 с.

13. Барфут Дж. Полярные диэлектрики и их применения / Дж.Барфут, Дж.Тейлор. М.: Мир, 1981.-526 с.

14. Изюмов Ю.А. Фазовые переходы и симметрия кристаллов / Ю.А.Изюмов, В.Н.Сыромятников. М.: Наука, 1984. - 248 с.

15. Брус А. Структурные фазовые переходы / А.Брус, Р.Каули. М. : Мир. 1984.-408 с.

16. Физика сегнетоэлектрических явлений / Г.А.Смоленский и др.. JL : Наука, 1985.-396 с.

17. Рудяк В.М. Процессы переключения в нелинейных кристаллах / В.М.Рудяк. М.: Наука, 1986. - 243 с.

18. Хуберт А. Теория доменных стенок в упорядоченных средах / А.Хуберт. М.: Мир, 1987.-306 с.

19. Levanyuk А.Р. Defects and structural phase transition / A.P.Levanyuk, A.S.Sigov. New York : Gordon and breach science publishers, 1988. - 2081. P

20. Фесенко Е.Г. Доменная структура многоосных сегнетоэлектрических кристаллов / Е.Г.Фесенко, В.Г.Гавриляченко, А.Ф.Семенчев. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростов, гос. ун-та, 1990. - 192 с.

21. Струков Б.А. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах / Б.А.Струков, А.П.Леванюк. М.: Наука, 1995. - 301 с.

22. Kim Sangsub. Sputter deposition of ferroelectric РЬТЮз Thin Films / Sangsub Kim, Youngmin Kang, Sunggi Baik // Ferroelectrics. 1994. - V. 152.-P. 1-6.

23. Synthesis of Lead Titanate Films by a Sol-Gel Method / M.L.Calzada et al. // Ferroelectrics. 1994. - V. 152. - P. 19-24.

24. Xiao D.Q. Ferroelectric integrated thin films / D.Q.Xiao, J.G.Zhu, Z.H.Qian // Ferroelectrics. 1994. - V. 151. - P. 27-32.

25. Brennan C.J. Temperature dependent fatigue rates in thin-film ferroelectric capacitors / C.J.Brennan, R.D.Parrella, D.E.Larsen // Ferroelectrics. 1994. -V. 151.-P. 33-38.

26. Polarization Switching and Dielectric Properties of Ferroelectric Thin Films / M.Maleto et al. // Ferroelectrics. 2003. - V. 286. - P. 301-309.

27. Получение пленок титаната свинца, обладающих сегнетоэлектрическими свойствами / А.М.Ховив и др. // Неорганические материалы. 1998. - Т. 34, № 4. - С. 462-463.

28. Получение и свойства тонких сегнетоэлектрических пленок титаната свинца / А.С.Сидоркин и др. // Физика твердого тела. 2000. - Т. 42, вып.4. - С. 727-732.

29. Сегнетоэлектрические пленки титаната свинца на монокристаллическом кремнии / А.С.Сидоркин и др. // Физика твердого тела. 2002. - Т. 44, вып.4. - С. 745-748.

30. Palker V.R. Ferroelectric thin films of PbTi03 on silicon / V.R.Palker,

31. C.Purandare, R.Pinto // J. Phys. D: Appl.Phys. 1999. - V. 32. - R1-R18.

32. Диэлектрические свойства тонкопленочных образцов РЬТЮз на кремниевой и титановой подложках I. В.А. Сидоркин , и др. // Межфазная релаксация в полиматериалах : материалы Международ, науч.-техн. конф. М., 2001. - С. 282-284.

33. Synthesis and Study of Dielectric Properties of РЬТЮз Thin Films / . V.A.Sidorkin et al. // Ferroelectrics. 2003. - V. 286. - P. 335-342.

34. Switching Current in Thin Ferroelectric Lead Titanate Films / . V.A. Sidorkin et al. // Journal de Physique IV, EDP Sciences, Les Ulis, France. -2005.-V.126, P.81-84.

35. Dispersion of dielectric permittivity in thin ferroelectric lead titanate / . V.A. Sidorkin, et al. // Solid State Phenomena, Trans Tech Publications Inc., Switzerland. -2005. V. 103.

36. Изменение структуры дефектов и обусловленные ими аномалии свойств веществ вблизи точек фазовых переходов / А.П. Леванюк и др. // ЖЭТФ.- 1971.-Т. 76, вып. 1.-С. 345-368.

37. Структура и свойства кристаллов ТГС, выращенных из облученных затравок / С.Д. Миловидова и др. // Кристаллография. -1997. Т. 42, №6.-С. 1137-1138.

38. Исследование свойств триглицинсульфата, легированного хромом иальфа-аланином / JI.H. Камышева и др. // Изв. АН СССР. Сер. физ. -1975. Т. 39, № 4. - С. 857-860.

39. Исследование диэлектрической нелинейности триглицинсульфата (чистого и легированного хромом) в функции от толщины образцов / JI.H. Камышева и др. // Кристаллография. 1974. - Т. 19, № 4. - С. 824.

40. Релаксация диэлектрической проницаемости кристаллов ТГС, выращенных при температурах ниже 0°С / . В.А. Сидоркин, и др. // Изв. РАН. Сер. физ. -2005. Т. 69, № 8. - С.1224-1226.

41. Новик В.К. О механизме стабилизации лигандами (L, а аланин и L, а3 Iаланин + Сг ) полярного состояния ТГС./ В.К. Новик, Н.Д. Гаврилова, Г.Т. Галстян // Кристаллография . -1983. Т. 28, вып. 6. - С. 1165-1171.

42. Sidorkin A.S. Apperance of internal bias field in ferroelectric growth process / A.S.Sidorkin, B.M.Darinskii, S.D.Milovidova // Ferroelectrics. 1993. - V. 142. - P. 45-50.

43. Milovidova S.D. Influence of X-ray irradiation on the formation of dielectric hysteresis loop for unipolar TGS Crystals / S.D.Milovidova, A.S.Sidorkin, O.V.Rogazinskaya // Ferroelectrics. 2002. - V. 265. - P. 189-194.

44. Термостимулированная электронная эмиссия полярного скола кристалла триглицинсульфата / О.В.Рогазинская и др. // Физика твердого тела. -2001.-Т. 43,вып. 7.-С. 1272-1274.

45. Сидоркин А.С. Ионизация заряженного примесного центра при переполяризации сегнетоэлектрика / А.С.Сидоркин, В.Н.Федосов // Физика твердого тела. 1981. - Т. 23, вып. 9. - С. 2854-2856.

46. Сидоркин А.С. Строение доменной границы в сегнётоэлектрике с точечными дефектами / А.С.Сидоркин, Б.М.Даринский // Физика твердого тела. 1986. - Т. 28, вып. 1. - С. 285-288.

47. Косевич A.M. Дислокация в теории упругости / A.M. Косевич. Киев : Наукова Думка, 1978. - 219 с.

48. Эшелби Дж. Континуальная теория дислокаций / Дж. Эшелби. М.: ИЛ,1963.-247 с.

49. Бойко B.C. Дислокационное описание стенки упругих доменов / В.С.Бойко, А.М.Косевич, Э.П.Фельдман // Физика твердого тела. 1987. -Т. 29, вып. 1.-С. 170-177.

50. Косилов А.Т. Взаимодействие когерентных межфазных границ с точечными дефектами в кристаллах / А.Т. Косилов, A.M. Перевозников, A.M. Рощупкин // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. - Т. 58, № 1. -С. 5-10.

51. Sidorkin A.S. The interaction of domain wall in ferroelectric crystal with dilatation center / A.S.Sidorkin, A.A.Shevchenko // Ferroelectrics. 1993. -V. 141.-P. 235-242.

52. Неель JI. Влияние пустот и включений на коэрцитивную силу / Л. Неель // Физика ферромагнитных областей. М., 1951. - С. 215-239.

53. Prause W. The interaction energy between a spherical cavity and ferromagnetic domain wall / W. Prause // J. Magn. and Magn. Mat. 1977. -V. 4. - P. 344-355.

54. Лазарев А.П. Деполяризующее поле включения конечных размеров в сегнетоэлектрике / А.П. Лазарев, В.Н. Федосов // Кристаллография. -1984.-Т. 29,вып. 6. С. 1182-1184.

55. Косилов А.Т. Взаимодействие когерентных межфазных границ с дислокациями в кристаллах / А.Т. Косилов, A.M. Перевозников, A.M. Рощупкин // Поверхность. Физика, химия, механика. 1983. - № 9. - С. 25-30.

56. Нечаев В.Н. Взаимодействие дислокации с доменной границей в сегнетоэлектрике / В.Н. Нечаев // Физика твердого тела. 1991. - Т. 33, вып. 5.-С. 1536-1568.

57. Горбунов В.В. Изгиб доменной границы в поле наклонной дислокации в сегнетоэластике / В.В. Горбунов, Б.М. Даринский // Изв АН СССР. Сер.физ. 1989. - Т. 53, № 7. - С. 1292-1295.

58. Domain switching, rotation processes and dielectric response ofpolycrystalline Pb(ZrxTii.x)03 thin films / V.Yu.Topolov et al. 11 J.Phys.D.: Appl.Phys. 2001. - V. 34. - P. 711 -716.

59. Damjanovic Dragan. Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics / Dragan Damjanovic // Rep. Prog. Phys. 1998.-V. 61.-P. 1267-1324.

60. Smith S.B.P. Polarization switching in layered ferroelectric structures / S.B.P.Smith //J.Phys.: Condens. Matter. 1998. - V. 10. - P. 9141-9154.

61. Tagantsev A.K. Mechanisms of polarization switching in ferroelectric thin films / A.K.Tagantsev // Ferroelectrics. 1996. - V. 184. - P. 79-88.

62. Tagantsev A.K. Injection-controlled size effect on switching of ferroelectric thin films / A.K.Tagantsev, I.A.Stolichnov // Appl.Phys.Letters. 1999. - V. 74,№9.-P. 1326-1328.

63. Bratkovsky A.M. Phase Transitions, Stability and Dielectric Response of the Domain Structure in Ferroelectric-Ferroelastic Thin Films / A.M.Bratkovsky, A.P.Levanyuk // Physical Review Letters. 2001. - V. 86, № 16. - P. 36423645.

64. Direct Observation of Pinning and Bowing of a Single Ferroelectric Domain Wall / T.J.Yang et al. // Phys. Rev. Letters. 1999. - V. 82, № 20. - P. 4106-4109.

65. The role of nonstoichiometry in 180° domain switching of LiNn03 ciystals / Venkatraman Gopalan et al. // Appl. Phys. Letters. 1998. - V. 72, № 16. -P. 1981-1983.

66. Built- in electric field assisted nucleation and coercive fields in ferroelectric thin films / A.K.Tagantsev et al. // Integrated ferroelectrics. 1994. - V. 4. -P. 1-12.

67. Intrinsic Ferroelectric Coercive Field / Stephen Ducharme et al. // Phys.Rev. Letters. -2000. V. 84, № 1. - P. 175-178.

68. Fridkin V.M. General Features of the Intrinsic Ferroelectric Coercive Field / V.M.Fridkin, Stephen Ducharme // Физика твердого тела. 2001. - Т. 43, вып. 7.-С. 1268-1271.

69. Kim Sungwon. Coercive fields in ferroelectrics: A case study in lithium niobate and lithium tantalite / Sungwon Kim, Venkatraman Gopalan, A.Gruverman // Appl. Phys. Letters. 2002. - V. 80, № 15. - P. 2740-2742.

70. Сидоркин A.C. Доменная структура в сегнетоэлектриках и родственных материалах / A.C. Сидоркин. М.: Физматлит, 2000. - 240 с.

71. Sidorkin A.S. Frequency Dependence of Coercive Field for Lateral Movement of Domain wall in 180-Degree Ferroelectrics / A.S. Sidorkin, V.A.Sidorkin, S.Yu. Radchenko // Ferroelectrics. 2003. - V. 290. - P. 193198.

72. Wieder H. Ferroelectricity and structure of BaTi03 / H. Wieder // Journ. Appl. Phys. 1957.-№28.-P. 938.

73. Pulvari Ch. The ferroelectric behavior of the ВаТЮз / Ch. Pulvari, W. Kuebler // Journ. Appl. Phys. 1958. - № 29. - P. 1315.

74. Fatigue and switching in ferroelectric memories: Theory and experiment / H.M.Duiker et al. //J. Appl. Phys. 1990. - V. 68, № 11. - P. 5783-5791.

75. Pan W.Y. Ferroelectric fatigue in modified bulk lead zirconate titanate ceramics and thin films / W.Y. Pan, C.F. Yei, B.A. Tuttle // Ceramic Transactions: Ferroelectric films / ed A.S.Bhalla, K.M.Nair. Westerville, OH, 1992.-P. 385.

76. Jiang Q.Y. Effect of porosity on electric fatigue behavior in PLZT and PZT ceramics / Q.Y. Jiang, L.E. Cross // J.Mater.Sci. 1993. - V. 28. - P. 45364543.

77. Jiang Q.Y. Electric fatigue in lead zirconate titanate ceramics / Q.Y. Jiang, W. Cao, L.E. Cross //J.Am.Ceram.Soc. 1994. - V. 77. - P. 211-215.

78. Mihara Takashi. Polarization Fatigue Characteristics of Sol-Gel Ferroelectric Pb(Zr0.4Ti0.6)O3 Thin-Film Capacitors / Takashi Mihara, Hitoshi Watanabe, Carlos A.Paz de Araujo // Jpn. J.Appl.Phys. 1994. - V. 33, part I, №. 7A. -P. 3496-4002.

79. Electronic domain pinning in Pb(Zr,Ti)03 thin films and its role in fatigue / W.L.Warren et al. // Appl. Phys.Lett. 1994. - V. 65, № 8. - P. 1018-1020.

80. Леманов B.B. Поле деполяризации и усталость сегнетоэлектрических тонких пленок / В.В.Леманов, В.К.Ярмаркин // Физика твердого тела. -1996. Т. 38, № 8. - С. 2482-2492.

81. Fatigue of piezoelectric properties in Pb(Zr,Ti)03 films / A.L.Kholkin et al. // J. Appl. Phys. Lett. 1996. - V. 68, № 18. - P. 2577-2579.

82. Gruverman A. Nanoscale investigation of fatigue effects in Pb(zr,Ti)C>3 films / A.Gruverman, O.Aucielo, H.Tokumoto // Appl.Phys.Lett. 1996. - V. 69, №21.-P. 3191-3193.

83. Dawber M. A model for fatigue in ferroelectric perovskite thin films / M. Dawber and J.F. Scott // Appl. Phys. Lett. 2000. - V. 76, № 8. - P. 10601062.

84. Scott J.F. Oxygen-vacancy ordering as a fatigue mechanism in perovskite ferroelectrics // J.F.Scott, Matthew Dawber // Applied Physics Letters.2000. V. 76, № 25. - P. 3801-3803.

85. Bratkovsky A.M. Abrupt Appearance of the Domain Pattern and Fatigue of Thin Ferroelectric Films / A.M.Bratkovsky, A.P.Levanyuk // Physical Review Letters. 2000. - V. 84, № 14. - P. 3177-3180.

86. TAJIRI Masayuki. New Fatigue Model Based on Thermionic Field Emission Mechanism / Masayuki TAHRI, Hiroshi NOZAWA // Jpn.J.Appl.Phys.2001.-V. 40.-P. 5590-5594.

87. Yi Wang. Polarization Fatigue in Ferroelectric Thin Films / Wang Yi, Wong K.H. Wu Wen-Bin // Chin. Phys. Lett. 2002. - V. 19, № 4. - P. 566-568.

88. Kim Sang-Joo. Microcracking and electric fatigue of polycrystallineferroelectric ceramics / Sang-Joo Kim, Qing Jiang // Smart Mater. Struct. -1996.-V. 5.- P. 321-326.

89. Q Jiang. Twinning-induced internal stresses in ferroelectric ceramics / Jiang Q., Zhang Y // Mathematics and Control in Smart Structures. 1995. - V. 2442 (Bellingham, W.A: SPIE). - P. 11-22.

90. Zhang Y. Twinning-induced stress and electric field concentrations in ferroelectric ceramics / Y. Zhang, Q. Jiang // J.Am.Ceram.Soc. 1995. - V. 78. - P. 3290-3296.

91. Tvergaard V. Microcracking in ceramics induced by thermal expansion or elastic anisotropy / V. Tvergaard, J.W. Hutchinson // J.Am.Ceram.Soc. -1988.-V. 71. -P. 157-166.

92. Kennedy A.J. Processes of Creep and Fatigue in Metals / A.J. Kennedy. M. : Metallurgy, 1965.-312 p.

93. Miller R.C. / R.C. Miller and S. Savage // J. Appl. Phys. 1960. - V.21. -P.662.

94. Rosenblum В./ В. Rosenblum, P. Braunlich, and J. P. Carrico // Appl. Phys. Lett. 1974.-V.25.-P.17.

95. Low-pressure hollow cathode switch triggered by a pulsed electron beam emitted from ferroelectrics / H.Gundel et al. //Appl. Phys. Lett- 1989.-V.54.-N21.-P.2071-2073.

96. Electric field-excited electron emission from PLZT-x/65/35 ceramics / H.Gundel et al. // Ferroelectrics.-1990.-Vl 10(Pt. В).- P.183-192.

97. Mesyats G.A. Physics of electron emission from ferroelectric cathodes / Mesyats G.A. // SPIE.-1994.- V.2259.- P.419^22.

98. Hayashi Yasushi. Characteristics of electron emission from PZT ferroelectric cathode under strong accelerating field / Yasushi Hayashi, Donald Flechtner, Eiki Hotta // J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. - V. 35. - P. 281-286.

99. Экзоэлектронная эмиссия из поверхностных состояний в сегнетоэлек-трике / A.M. Косцов и др. // Физика твердого тела. 1982. - Т. 24, №1. И.-С. 3436-3438.

100. Biedrzycki К. Electron emission from ferroelectrics / К. Biedrzycki, R. Le Bihan // Ferroelectrics. 1992. - V. 126. - P. 253-261.

101. Эмисссия электронов при переключении сегнетоэлектрика германата свинца / Г.И. Розенман и др. // Письма в ЖЭТФ- 1984.- Т.39, В.9.-С.397-399.

102. Okuyama Masanori. Electron Emission from Lead-Zirconate-Titanate Ferroelectric Ceramic Induced by Pulse Electric Field / Masanori Okuyama, Jun-ichi Asano, Yoshihiro Hamakawa // Jpn. J. Appl. Phys. 1994. - V. 33.-P. 5506-5509.

103. Auciello O. /O.Auciello et al. //Appl. Phys. Lett. 1995. - V.66. -P.2183.

104. Kugel V.D. Suppression of polarization switching in triglycine sulfate crystals / V.D. Kugel and G.Rosenman // J.Appl.Phys. 1996. - V. 80, № 1. -P. 5256-5259.

105. Teoretical Model for electron emission from the coating-layer on ferroelectric disk / J.T.Wang et al. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1997. - V. A 387. - P. 315-318.

106. Polarization switching in ferroelectric cathodes / G.Rosenman et al. // J.Appl.phys. 1997. - V. 82, № 2. - P. 772-778.

107. Features and Technology of ferroelectric electron emission / H.Reige et al. // J.Appl.Phys. 1998. - V. 84, № 3. - P. 1607-1617.

108. Electron/ion emission from the plasma formed on the surface of ferroelectric. I. Studies of plasma parameters without applying of extracting voltage / A.Dunaevsky // J.Appl. Phys. 1999. - V. 85, № 12. - P. 8465-8473.

109. Electron emission from ferroelectrics / G.Rosenman et al. // J.Appl. Phys. -2000. V. 88, № 11. - P. 6109-6161.

110. Binh Vu Thien. New Mechanism for Electron Emission from Planar Cold Cathodes: The Solid-State Field-Controlled Electron Emitter / Vu Thien Binh, Ch.Adessi // Phys. Rev. Letters. 2000. - V. 85, № 4. - P. 864-867.

111. Electron emission in ferroelectrics with different value of coercive field /A.S. Sidorkin et al. // Ferroelectrics. 1998. - V.219. - P.23-28.

112. Влияние толщины образцов на электронную эмиссию из сегнетоэлек-трического кристалла ТГС / А.С.Сидоркин и др. // Физика твердого тела. 2000. - Т.42, В.4. - С.721-724.

113. Пространственное распределение и толщинная зависимость эмиссии электронов из кристалла ТГС / В.А.Сидоркин и др. // Межфазная релаксация в полиматериалах : материалы Международ, науч.-техн. конф. -М., 2003. -Ч. 2. -С. 15-17.

114. Electron Emission Behaviours of Ferroelectric Materials / V.A.Sidorkin et al. // Proceedings of Fourth IEEE International Vacuum Electronics Conference, Seoul, Korea. 2003. - P.311-312.

115. Schachter Levi. Analytic expression for triple-point electron emission from an ideal edge / Levi Schachter // Appl. Phys. Lett. 1998. - V. 72, № 4. - P. 421-423.

116. Electron emission Stimulated by Switching of Ferroelectrics / A.S. Sidorkin et al. // Journal of the Korean Physical Society. 1998. - V. 32. - P. S793-S795.

117. Цедрик M.C. Физические свойства кристаллов семейства триглицин-сульфата / М.С. Цедрик. Минск : Наука и техника, 1986. - 216 с.

118. Electron Emission of Ferroelectrics / .V.A. Sidorkin et al. // Ferroelectrics. -2003.-V. 295.-P. 55-66.

119. Electron Emission from Irradiated Ferroelectrics / . V.A.Sidorkin et al. // Ferroelectrics. 2004. - V. 302. - P. 95-98.

120. Sidorkin V.A. Electron emission out of TGS Crystals Irradiated by X-Rays / V.A.Sidorkin, O.V.Rogazinskaya // Proceedings Fourth IEEE International Vacuum Electron Sources Conference, Saratov, Russia, 2002. Saratov, 2002. - P. 284-285.

121. Pyroelectric Electron Emission Behaviors of Congruent and Stoichiometric1.thium Niobate Crystals / . V.A.Sidorkin et al. // Journal of Electroceramics. 2004. - V.13. - P.293-297.

122. Король Э.Н. Ионизация примесных состояний в полупроводниках электрическим полем / Э.Н. Король // Физика твердого тела. 1977. - Т. 19, вып. 8.-С. 1266-1272.

123. Карпус В. Термоионизация глубоких примесных центров в полупроводниках в электрическом поле / В. Карпус, В.И. Перель // Письма в ЖЭТФ. 1985. - Т. 42, вып. 10. - С. 403-405.

124. Термостимулированная эмиссия электронов в параэлектрической фазе кристалла ТГС, нагреваемого с большой скоростью / А.А. Сидоркин и др. // Физика твердого тела. 2002. - Т. 44, вып. 2. - С. 344-346.

125. Thermostimulated Electron Emission in Paraelectric Phase of TGS Crystals with Nickel Impurity ! . V.A.Sidorkin et al. // Ferroelectrics. 2004. - V. 302.-P.l 1-16.

126. Кинетика электронной эмиссии из сегнетоэлектрического кристалла ТГС / А.А. Сидоркин и др. // Физика твердого тела. 2000. - Т. 42, вып. 4. - С. 725-726.

127. Релаксация электронной эмиссии из кристаллов триглицинсульфата с дефектами / А.С. Сидоркин и др. // Изв. РАН. Сер. физ. 2000. - Т. 64, № 9. - С. 1763-1766.

128. Sidorkin A.S. Kinetics of Electron Emission from Ferroelectrics / A.S.Sidorkin, V.A.Sidorkin // Ferroelectrics. 2004. - V. 302. - P. 3-9.

129. Kinetics of electron emission from X-rays irradiated TGS crystals / . V.A.Sidorkin et al. // Ferroelectrics. 2006. - V.330.

130. Sidorkin Vadim. Electron-beam focusing in 1:1 electron projection lithography system / Vadim Sidorkin // J.Vac.Sci.Technol. 2006. - B24(l).- P.224-230.

131. Current-induced metal-insulator transition in VOx thin film prepared by rapid-thermal-annealing / . Vadim Sidorkin et al. // Thin Solid Films. 2006. -V.495. - P.375-379.