Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур

Лысова, Ольга Александровна

Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.18 ВАК РФ

Лысова, Ольга Александровна АВТОР

кандидата физико-математических наук УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ

Москва МЕСТО ЗАЩИТЫ

2011 ГОД ЗАЩИТЫ

01.04.18 КОД ВАК РФ

Диссертация по физике на тему «Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур»

Автореферат диссертации на тему "Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур"

На правах рукописи

ЛЫСОВА ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур

01.04.18 -Кристаллография, физика кристаллов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук

-6 ОКТ 2011

МОСКВА 2011

4855540

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте кристаллографии им. A.B. Шубникова РАН.

Научный руководитель:

Кандидат физико-математических наук Гайнутдинов Радмир Вильевич

Официальные оппоненты:

Доктор физико-математических наук, профессор Пикин Сергей Алексеевич Кандидат физико-математических наук Батурин Андрей Сергеевич

Ведущая организация:

Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики (МГТУ МИРЭА)

Защита состоится «18» октября 2011 г. в 15. ч. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д 002.114.01 при Учреждении Российской академии наук Институте кристаллографии им. A.B. Шубникова РАН по адресу: 119333, г. Москва, Ленинский пр. 59, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИК РАН. Автореферат разослан « » сентября 2011 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Д 002.114.01 кандидат физико-математических наук

В.М. Каневский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В последние десять лет усилился интерес к изучению динамики доменной структуры сегнетоэлектриков на микро- и субмикроскопическом уровне. Это объясняется с одной стороны развитием методов исследования. С другой стороны возникновением новых технологических задач для оптики и электроники. Для изучения сегнетоэлекгриков одним из наиболее подходящих современных методов является метод атомно-силовой микроскопии (АСМ). Появление различных режимов АСМ позволило изучать различные физические свойства кристаллов и пленок на микро- и наноскопическом уровне. Так, например, метод микроскопии пьезоэлектрического отклика позволяет проводить исследования доменной структуры в статике и динамике.

В настоящее время интерес исследователей вызывают релаксорные сегнетоэлектрики, в которых процессы поляризации фундаментально отличаются от модельного сценария. Кристаллы ниобата бария-стронция (SBN) рассматриваются как модельные объекты для исследования таких систем. Исследования динамики микро- и нанодоменной структуры в кристаллах SBN представляют несомненный интерес, поскольку ожидается специфика процесса АСМ-записи доменов при приложении стандартных АСМ потенциалов. Прикладной интерес изучения кристаллов SBN в первую очередь связан с возможным применением регулярных доменных структур на их основе для преобразования оптических частот в режиме фазового квазисинхронизма. Метод АСМ представляется одним из наиболее перспективных для этих целей.

Другой фундаментальной задачей, для решения которой метод АСМ представляется наиболее подходящим, является изучение влияния размерного эффекта в сегнетоэлектриках на процессы переключения. Наиболее интересными для этого являются пленки Ленгмюра-Блоджетг (ЛБ) сегнегоэлектрического сополимера винилиденфторида-трифторэтилена P[VDF-TrFE], поскольку метод ЛБ позволяет получать пленки контролируемой толщины вплоть до одного монослоя, с поляризацией, направленной перпендикулярно подложке. Прикладной интерес изучения процессов

переключения в ЛБ пленках PVDF и наноструктур на их основе связан с возможной реализацией энергонезависимой памяти высокой плотности.

Анализ литературных данных по исследованию статики и динамики доменов в сегнетоэлектрических материалах в совокупности с экспериментальными возможностями метода АСМ для изучения этих процессов на микро- и субмикроскопическом уровне позволил сформулировать следующие основные цели данной работы:

1. В сегнетоэлектрических кристаллах SBN исследовать кинетику переключения доменов и регулярных доменных структур методом микроскопии пьезоэлектрического отклика и изучить процессы релаксации созданных структур.

2. В сегнетоэлектрических полимерных пленках P[VDF-TrFE] различных толщин, полученных методом ЛБ, и в нанокристаллах, формирующихся на пленках в результате термического отжига исследовать кинетику переключения методом микроскопии пьезоэлектрического отклика, а также проанализировать вклад размерного эффекта в исследуемые процессы.

Научная новизна работы.

1. Исследование кинетики переключения кристаллов ниобата бария-стронция на микроскопическом уровне проведено впервые. Обнаружена качественная корреляция между процессами переключения наблюдаемыми методом АСМ с данными по кинетике поляризации и деполяризации в кристаллах ниобата бария-стронция, полученные макроскопическими методами.

2. Запись методом АСМ регулярных доменных структур различной топологии (1D и 2D) в кристаллах ниобата бария-стронция проведена впервые. Обнаружена специфика релаксации таких структур, зависящая от их топологии (0D-, 1D-, 2D-) и их дискретности (расстояние между точками приложения поля).

3. Исследование кинетики переключения на микроскопическом уровне в ЛБ пленках сополимера винилиденфторида-трифторэтилена и нанокристаллах, полученных на их основе, проведено впервые. Показано, что как в ЛБ пленках сополимера, так и в нанокристаллах переключение происходит по активационному механизму.

4. Впервые методом АСМ проведено исследование кинетики роста нанокристаллов сополимера винилиденфторида-трифторэтилена. Показано, что полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с предложенной моделью роста.

Практическая значимость. Создание регулярных микродоменных 2D структур в кристаллах SBN методом АСМ с целью их возможного применения в оптике для преобразования оптических частот в режиме фазового квазисинхронизма.

На защиту выносятся следующие положения:

1. В кристаллах SBN выявлена качественная корреляция между процессами переключения, наблюдаемыми методом атомно-силовой микроскопии, с данными, полученными макроскопическими методами.

2. Обнаружена зависимость времени релаксации доменных структур SBN от их топологии. Исследование полного времени релаксации одиночных доменов, линеек доменов и регулярных доменных структур, записанных при одинаковых параметрах, показало наличие кооперативного эффекта: резкое увеличение времени "памяти" с пространственным усложнением топологии доменной структуры.

3. Исследование кинетики переключения ЛБ пленок сополимера PVDF и наноструктур на их основе показало, что процесс переключения хорошо описывается экспоненциальным законом, определяющим активационный механизм переключения.

Апробация работы. Результаты работы докладывались на следующих российских и международных конференциях: 11th European Meeting on Ferroelectricity, 3-7 September 2007, Bled, Slovenia; XII Международный

симпозиум "Нанофизика и наноэлектроника", Нижний Новгород, 10-14 марта 2008; VIII Международный семинар «Методологические аспекта сканирующей зондовой микроскопии - 2008» Минск, Беларусь, 8-10 октября 2008; XIII Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, ИК РАН, 17-21 ноября 2008; XXII Российская конференция по электронной микроскопии, Черноголовка, 2-6 июня 2008; XYIII Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков ВКС-18, 9-14 июня 2008, С-Петербург; Международная научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию», 10-13 ноября 2008, МИРЭА, Москва; Молодежный семинар, 12 сентября 2008, ИК РАН, Москва; Functional materials and nanotechnologies 2009 (FM&NT), Institute of solid State Physics University of Latvia, Riga 31 march-3 april 2009; Third International Symposium "Micro- and nano-scale domain structures in ferroelectrics, September 13-18 2009, Ural State University, Ekaterinburg, Russia; XYI Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, 31 мая-3 июня 2009; International Symposium Piezoresponce Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials, PFM 2009, June 23-29 2009, Aveiro, Portugal; 19л International Symposium on the Application of Ferroelectrics and 10tt European Conference on the Applications of Polar Dielectrics, Edinburgh, UK, 9-12 august 2010; III Международный форум по нанотехнологиям, конкурс молодых ученых, Москва, 1 -3 ноября 2010; 46ш Rencontres de Moriond Quantum Mesoscopic Physics, La Thuile, Italy, 13-27 march 2011.

Публикации. Результаты работы представлены в статьях в российских и зарубежных журналах и тезисах докладов на научных конференциях. По материалам диссертации опубликовано 7 статей в рецензируемых журналах. Личный вклад автора в проведении всех экспериментов с использованием атомно-силовой микроскопии был определяющим. Автор лично участвовал в обработке и обсуждении экспериментальных результатов и получении экспериментальных зависимостей.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения с выводами, списка литературы. Общий объём диссертации -

128 страниц, включая 60 рисунков и 1 таблицу. Список литературы содержит

129 названий.

Содержание работы.

Во введении приводится общая характеристика диссертационной работы: показана актуальность темы исследований, сформулированы цели, представлены положения, выносимые на защиту, отражена научная новизна работы, показана практическая ценность полученных результатов, приведены сведения об апробации работы.

В первой главе описаны основные принципы метода атомно-силовой микроскопии, приведено описание различных режимов АСМ. Приведены данные о структуре и некоторых свойствах кристаллов SBN и пленок PVDF. Дан обзор литературных данных по переключению сегнетоэлектрических кристаллов и пленок на микроскопическом уровне. Указаны особенности их переключения.

Во второй главе описана методика проведения эксперимента и исследуемые в работе объекты. Работа проводилась на атомно-силовом микроскопе SOLVER Р47 (НТ-МДТ, Москва) в контактном режиме АСМ (топография) и методом микроскопии пьезоэлектрического отклика. На рис.1а,б представлены изображение микроскопа в чистой зоне и схема эксперимента.

Электрод нижней поверхности

а б

Рис. 1. а — фотография микроскопа в чистой зоне, б - схема эксперимента (пьезоэлектрическая мода). Все исследования выполнялись при комнатной температуре, на воздухе, в условиях чистого помещения с поддержанием влажности и температуры, т. о. все эксперименты, связанные с долговременными измерениями сегнетоэлектрических образцов и записью регулярных доменных структур были метрологически обеспечены. В основе микроскопии пьезоотклика лежит регистрация локального пьезоотклика материала при приложении переменного

электрического поля с помощью проводящего зонда микроскопа, визуализация доменной структуры ведется путем измерения сигнала электромеханического отклика (ЭМО) [1]:

1 dC VT+Fr -г Л иас

к dz 2 (1)

ч -

где к - коэффициент жесткости зонда при условии, что его оба конца жестко закреплены (один в держателе, а другой контактирует с поверхностью образца); С - емкость зонд-образец, (F* + И)/2 - среднее значение контактной разности потенциалов между зондом и поверхностью образца; С/ас - переменное напряжение, прикладываемое между зондом и электродом нижней поверхности. Этот сигнал пропорционален пьезоэлектрическому коэффициенту d33, в свою очередь пропорциональному остаточной поляризации Ре. При прохождении зондом доменов разного знака вследствие инверсии знака пьезокоэффициента d33 меняется знак электромеханического отклика Нш, который мы и регистрируем. На первом этапе данной работы были проведены АСМ-исследования процессов переключения кристаллов SBN-0,61, выращенных модифицированным методом Степанова д.т.н. Л.И. Ивлевой в ИОФ РАН Образцы представляли собой полированные пластины полярных (с-) срезов толщиной 0.1 - 0.3 мм (химическая формула: Srx Ва|.х Nb2 06, Ес = 1-2 кВ/см, Тс = 80° С). На втором этапе работы были проведены исследования процессов переключения сегнетоэлектрических полимерных пленок PVDF 70:30 (химическая формула: P[VDF-TrFE] 70:30 (-CH2-CF2-)n (-CHF-CF2-)m, Тс= 80° -100° С, Ес = 104 кВ/см), контролируемой толщины 10, 30 и 120 монослоев, полученных д.т.н. С.Г. Юдиным в ИК РАН, и нанокристаллов, полученных в секторе СЗМ ИК РАН на пленках, толщиной 2 монослоя. Нами методом АСМ была измерена толщина одного монослоя пленки. Для этого квадратный участок пленки удалялся с подложки в контактном режиме АСМ. Затем в прерывисто-контактном режиме АСМ снова получали топографическое изображение поверхности пленки. Толщина пленки оценивалась по разнице в высоте между поверхностью пленки и кремниевым основанием (рис.2а,б).

4:--------- " ---- —

MvV

Рис.2, a - топографическое изображение пленки сополимера PVDF 70:30 толщиной 2 монослоя, б - профиль сечения по стрелке на Рис.а.

Профиль сечения проведен через участок пленки и участок подложки, что

позволяет оценить толщину пленки. Усредняя по всем профилям сечений для

пленок разных толщин, мы определили среднюю толщину монослоя ЛБ пленки

PVDF - 1,8 нм, которая хорошо согласуется с толщиной подобных пленок (1,78

нм ± 0,07 нм), измеренной эллипсометрически [2].

Третья глава посвящена исследованию динамики доменной структуры и

РДС, записанных методом АСМ в кристаллах SBN. При детальном изучении

SBN с высоким разрешением обнаруживается полидоменный фон, состоящий из

нанодоменов разного знака (рис.За).

400 300 200

200 100

0 < 0 -я;

^-100

-200 -200

-юо -300 -400

1,0 1,5 2,0

Plane ут

2,5

1.0

0 0.S 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 Plane цm

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5

Рис.3. МПО-изображения полидоменного кристалла SBN. Исходное - а; изображение доменов, созданных в различных точках поверхности (U,=±9B, гр=5мин) - в; соответствующие профили сечений б, г. Оценка поперечного размера исходных приповерхностных доменов дает значения диаметра 100-150нм (рис.3 б). Нами было показано, что приложение напряжения разной полярности приводит к появлению доменов разного знака (рис.Зв). Как показали наши результаты, SBN переключается при стандартных АСМ потенциалах и размер доменов зависит от величины и знака приложенного напряжения.

Следует отметить, что АСМ-запись происходит в условиях неоднородно распределенного поля. Зависимость нормальной компоненты поля зонда от полярной и неполярной координат имеет вид [3]:

» ■ yjt.Е, + I

cosh а = ] + — R

где R - радиус острия зонда, 5 - расстояние между зондом и поверхностью образца, tjHS,- диэлектрические константы, z - расстояние от точки контакта острия зонда с поверхностью вдоль полярной оси кристалла, г - расстояние от точки контакта острия зонда с поверхностью перпендикулярно полярной оси кристалла, Qt=CiUoc ~ заряд.

1-:Л:.г) =

2(_), (r.'y+/i+5)

(2)

По этой формуле нами была получена зависимость поля от расстояния г для напряжения 10В и данного материала. Из графика (рис.4а) видно, что поле распределено неоднородно и убывает до нуля на расстояниях г ~ ЮОнм.

20- >

£ ■

5 12 ' 8-

0 "...

0 20 4 0 60 80 too 120 140 160

г, nm а

Рис.4, а - радиальноераспределение поля под зондом Е,при Udc=10В, вычисленное с помощью выражения (2), б - петля пьезоэлектрического

гистерезиса.

Важной характеристикой, описывающей переключение кристалла на микроскопическом уровне, являются локальные петли пьезоэлектрического гистерезиса, впервые полученные методом микроскопии пьезоотклика для кристалла SBN (рис.4б). Циклическое измерение петли гистерезиса проводилось импульсным методом в заданной точке кристалла путем приложения к острию зонда АСМ напряжения заданной амплитуды и длительности импульса. Сплошная и пунктирная кривые (рис.46) демонстрируют первый и пятидесятый цикл, соответственно. Величина подаваемого напряжения в каждом цикле менялась от +5В до -5В и обратно. Длительность подаваемого импульса была ?р=10мс, время между импульсами составляло несколько миллисекунд, шаг амплитуды напряжения был 250 мВ. На каждом шаге, когда постоянное напряжение UDC отключалось, мы измеряли электромеханический отклик, который в данной геометрии пропорционален пьезоэлектрическому коэффициенту d33, а последний, в свою очередь, пропорционален поляризации Р. Таким образом, измеренный электромеханический (пьезоэлектрический) гистерезис описывает сегнетоэлектрическую Р-Е петлю. Петля, показанная на рис. 46 сплошной кривой, была получена в исходно полидоменном кристалле, тогда как петля, представленная пунктирной линией, получена в результате подачи пятидесяти циклов напряжения. Расчет смещающего и коэрцитивного

Напряжение, В

в Г

Рис.5. Рост доменов в зависимости от времени экспозиции при одинаковом напряжении 10В (МПО-изображения): а - время 1с, б-время Юс. Зависимость радиуса домена от времени экспозиции при 1Г=10В - в, зависимость скорости

полей с учетом данных, определенных из этой петли, дал значения £4=1кВ/см и Е^ 4кВ/см, что хорошо согласуется с данными для смещающего и коэрцитивного полей, полученными макроскопическими методами [4]. Процесс доменообразования в релаксорных сегнетоэлектриках отличается от модельного сценария в обычных сегнетоэлектриках. Поэтому большой интерес представляет изучение динамики доменной структуры в кристаллах вВИ. Нами исследовалась динамика доменной структуры в зависимости от времени экспозиции и величины приложенного напряжения. На рис.5а,б представлены изображения, демонстрирующие рост доменов в зависимости от времени экспозиции. Видно, что с увеличением времени экспозиции размер доменов увеличивается. Нами были проведены исследования динамики роста доменов в зависимости от времени экспозиции и прикладываемого напряжения (рис.5в,г).

цт/э

г„, пт

бокового движения доменной стенки от радиуса домена - г. На вставке рис. 5г

приведено радиальное распределение поля Ez для напряжения UDC=10B. Из зависимости r(t) видно, что рост домена продолжается и на расстоянии ~ 250нм, тогда как поле падает до нуля на расстояниях ~ ЮОнм. В классических сегнетоэлектриках движение доменной стенки прекращается, когда поле становится ниже коэрцитивного. Из полученных нами впервые зависимостей видно, что доменная стенка продолжает движение при полях ниже коэрцитивного. Этот факт впервые показал специфику АСМ-переключения кристаллов SBN.

Индуцированные домены медленно распадаются после выключения поля с временами релаксации порядка десятков минут (рис.6).

, сШмЩшжШЯШШ

0.S

0,5 1,0 1,5 2,0 2,5

рт

0.026 0.024 0.022 0.020 0.013 | 0.016 = 0.014 0.012 0.010 0.008 0.006

1Л

S=q/(1+t/a)n

20 40 60

60 100 120 140 160 180 t. min

Рис. 6. МПО-изображения, распад доменов: а — сразу после создания доменов, б -через 30 минут после создания доменов, в - кинетика распада отдельного домена, записанного при и=10В и 1=60с.

В данной работе была изучена кинетика распада созданных методом АСМ одиночных доменов (рис.бв). Анализ кинетики показал, что процессы поляризации SBN под полем и последующей деполяризации с хорошим приближением описываются степенной функцией:

S=q/(l+t/a)n (3),

полученной в ИК РАН д.ф.-м.н. В.В. Гладким для процессов поляризации и деполяризации SBN на макроуровне. Таким образом, несомненна взаимосвязь релаксационных процессов, обнаруженных в этих кристаллах макроскопическими методами, и наблюдаемой на наноскопическом уровне кинетикой распада микродоменов.

В настоящее время одной из важных задач является создание регулярных 2D-структур в сегнетоэлектриках. Метод АСМ позволяет создавать такие структуры различной периодичности (рис.7). A SBN, в отличие от других сегнетоэлекгрических кристаллов, является достаточно мягким материалом, позволяющим записывать в нем доменные структуры различной геометрии.

Рис. 7. МПО-изображение 2Б регулярных доменных структур с различным

периодом.

В ходе эксперимента нами был обнаружен интересный факт: время жизни 2Б-структур гораздо больше, чем одиночных доменов. Для проверки предположения о том, что устойчивость регулярных доменных структур зависит от их топологии, были проведены исследования релаксации различных типов структур, записанных при одинаковых экспозициях. На рис.8а представлены полученные структуры в виде одиночных доменов (1), доменных цепочек (2), линеек (3) и квазинепрерывных линий (4). Доменные структуры записывались в режиме точечной литографии. Доменные линии создавались путем поточечного перемещения зонда в заданном направлении с заданным расстоянием Д между

точками, постоянным для данной доменной линии. Фиксированный шаг, т.е. расстояние А между точками записи, задавался с помощью графического шаблона. Для одиночных доменов Д=500нм (1), для доменных цепочек Д=270нм (2), для доменных линеек Д=1 Юнм (3), для квазинепрерывных доменных линий Д=50нм (4). В каждой точке прикладывалось напряжение £/„ ¡р. При создании доменных линий временной интервал между записью в последующих точках составляет 1 - 2 мс. После записи линейного домена поверхность исследовалась в режиме пьезоотклика с определенным интервалом времени. Все представленные на рис.8а структуры записаны при идентичных параметрах экспозиции приложением импульса напряжения II, = +10В, = ЮОмс в каждой точке. Исследование деполяризации этих структур показало, что наибольшей устойчивостью обладают квазинепрерывные структуры (4). Из графика на рис.86 видно, что одиночные домены и доменные цепочки полностью распадаются за несколько десятков минут, тогда как квазинепрерывные структуры сохраняются в течение нескольких часов. Этот эффект "самостабилизации" доменных линий по сравнению с одиночным доменом еще более выражен в 20- структурах.

1 - Д = г s 500 nm. Е._ = 0 kV/sm

500

Рис.8, а - доменные структуры различных топологий, записанные в SBN методом ACM (1 - одиночные домены, 2 - доменные цепочки, 3 - доменные линейки, 4 - квазинепрерывные доменные линии); б - кинетики распада ID доменных структур, записанных при U = 10 В ut = ЮОмс. Структуры записаны с шагом А 500нм (кривая 1), 270нм (кривая 2), 1 Юнм (кривая 3) и ЗОнм

(кривая 4).

Итак, нами обнаружена взаимосвязь процессов переключения в БВЫ на микро- и макроуровне. Нами показано, что устойчивость записанных доменных структур определяется их геометрией и дискретностью записи. Времена релаксации одиночных доменов составляют десятки минут, а времена релаксации квазинепрерывных доменных линий достигают десятки часов. Эти результаты указывают на существование кооперативных взаимодействий в записанных структурах.

Четвёртая глава посвящена исследованию процессов переключения сегнетоэлектрических полимерных пленок РУГ)Р 70:30, толщиной 10, 30 и 120 монослоев и нанокристаллов, полученных на пленках, толщиной 2 монослоя. Нами исследовалось локальное переключение пленок. На рис.9а,б представлены МПО-изображения для пленки, толщиной 30 монослоев и продемонстрирован факт переключения.

Рис.9. МПО-изображения пленки, толщиной 30 монослоев, (а) - исходное изображение, (б) -изображение после поляризации (квадрат с Р=-Р$ и пятно с

Р=+Р$).

Перед переключением проводилась монодоменизация участка поверхности пленки путем его сканирования при приложении к зонду постоянного напряжения -10В. После этого напряжение отключалось и снималось изображение пьезоотклика. Затем в режиме точечной АСМ-литографии осуществлялось переключение монодоменизированного участка в одной точке путем приложения напряжения к зонду +10В. После этого напряжение снова отключалось и снималось изображение пьезоотклика.

Для определения величины коэрцитивного напряжения нами были получены локальные петли пьезоэлектрического гистерезиса для пленок сополимера

различных толщин. На рис.10 представлена петля для пленки, толщиной 120 монослоев.

. 1.50Е-009-, se

§ 1.00Е-009 -

0 5.00E-010-I

g О.ООЕ+ООО-®

s -5.00Е-010-х

* -1.00Е-009 2

о -1,50Е-009-^

О.

Ф -2.00Е-009

со

-10

-5 0 5

Напряжение, В

Рис.10. Петля пьезоэлектрического гистерезиса для пленки толщиной 120

монослоев.

Величины коэрцитивных напряжений определялись как полуширины петель на пересечении с осью абсцисс. Величины, определенные, как отношения этих значений к соответствующим толщинам пленок, сравнимы со значениями коэрцитивных полей, полученных макроскопическими методами. Наши расчеты показали, что коэрцитивное напряжение отнесенное к числу слоев, падает с увеличением толщины пленки. Макроскопическими методами был также выявлен факт спада коэрцитивного поля с увеличением толщины пленки. В результате проведенного эксперимента была изучена кинетика переключения наноразмерных сегнетоэлектрических пленок сополимера толщиной 10, 30 и 120 монослоев. По полученным данным были построены зависимости времени переключения от обратного напряжения (рис.11а). За время переключения принималось время tsw, при котором величина сигнала электромеханического отклика сравнивалась с нулем (рис.116).

30 монослоев • 10 8

. 9 В

10 монослоеа

120 монослоев

10J '

1 4'

о 3-

2 ■ s 2

1 №3

1 -1-Q. -t-

0.2 0.3 0.4 0.5 0.S 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 = 20 40 60 80 100 120 140 160 1S0 200

Напряжение (Vc/V), o.e. Время, мс

Рис. 11. а- зависимость времени переключения (в логарифмическом масштабе) от VJV для пленок толщиной 10 монослоев (квадраты), 30 монослоев (круги) и 120 монослоев (треугольники); б - максимум сигнала электромеханического отклика для пленки толщиной 120 монослоев как функция длительности импульса переключения для амплитуды импульса 10В, 9В, 8В (слева направо). Эти зависимости достаточно хорошо аппроксимируются экспоненциальной

функцией, определяющей актавационный механизм переключения:

1/t ~ exp(-a/V) (4)

Анализ литературы показал, что переключение описывается разными законами.

Одни авторы получали степенной закон, а другие - экспоненциальный. Наши

исследования на микроскопическом уровне показали, что в не зависимости от

толщины пленки, переключение характеризуется акгивационным механизмом.

Перейдем теперь к наноструктурам на основе ЛБ пленок PVDF. Анализ

литературных данных показал, что при отжиге тонких пленок PVDF они

распадаются на нанокристаллы. В университете Небраски группой проф. С.

Дюшарма [5] были получены нанокристаллы и продемонстрирован факт их

переключения, но кинетика их переключения не исследовалась. Этот факт

стимулировал наши исследования нанокристаллов сополимера PVDF. Нами

были получены и исследованы сегнетоэлектрические нанокристаллы высотой 10

- 20нм и 100 - 200нм в диаметре. Для их получения пленки, толщиной 2-3

монослоя, нагреваются до температуры +125°С и выдерживаются разное время

при этой температуре, что приводит к разбиению ЛБ пленки на нанокристаллы,

размер которых зависит от времени отжига (рис.12). Т.о., нами было показано,

что при заданной температуре можно получать нанокристаллы заданного размера.

О 0,г 0.4 0.6 0.8 1.0 и 1.4 I О 0.2 0.4 0.6 О.в 1.0 1.1 1.4

С »4 и И"

Рис.12. МПО-изображения пленки сополимера РУБР. Рост нанокристаллов в зависимости от времени отжига: (а) - начальная стадия отжига, (Ь) - время

отжига 1 минута, (с) - 4 минуты, (ф - 6 минут. Были построены зависимости радиуса нанокристаллов и их концентрации от времени отжига пленок сополимера. На рис.13 показана временная зависимость среднего радиуса Я и концентрации кристаллов N. Значения II и N демонстрируют насыщение при приблизительно одинаковых временах релаксации т. Эксперимент показывает, что средние значения радиуса Л и высоты Ь кристаллов растут от начальных значений К^оОнм и 11о=15нм до насыщенных значений К^ЮОнм и Ь3~25нм.

г, г™п

Рис.13. Зависимость среднего радиуса нанокристаллов и га концентрации от времени отжига (кривая 1 - средний радиус нанокристаллов Я, кривая 2 -концентраг{ия нанокристаллов И). В данной работе исследовалась кинетика переключения нанокристаллов. По аналогии с исследованиями тонких пленок сополимера перед переключением нанокристалла проводилась его монодоменизация. На рис. 14а, б представлены исходные изображения топографии и пьезоотклика нанокристалла. На рис.14в,г представлены изображения нанокристалла после его переключения напряжениями +10В и -10В. Хорошо видно, что нанокристалл переключается полностью.

Рис.14. Переключение нанокристаллов. а - топографическое АСМ-изображение. МПО-изображения: б-исходное, в-после подачи напряжения +10В, г -после подачи напряжения -10В.

Для оценки величины коэрцитивного напряжения в данной работе (по аналогии с пленками) была получена петля пьезоэлектрического гистерезиса для нанокристалла (рис. 15а).

-12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 0,18 0.20 0.22 0.2* 0.26 0.28 0.20

Напряжение, В 'УсЛ/, о.е.

а б

Рис.15, а - петля пьезоэлектрического гистерезиса для нанокристалла, б -зависимость времени переключения (в логарифмическом масштабе) от У/У для

нанокристалла, выращенного на пленке толщиной 2 монослоя. Из графика видно, что она является насыщенной. Коэрцитивное напряжение, рассчитанное из этой петли составило 2В. Полученная для нанокристаллов величина коэрцитивного напряжения сопоставима с величиной коэрцитивного напряжения, полученной нами для пленок соответствующих толщин. В результате проведенного эксперимента была изучена кинетика переключения

нанокристаллов. Полученные экспериментальные зависимости времени переключения от обратного напряжения достаточно хорошо аппроксимируются экспоненциальной функцией (как и для пленок), определяющей активационный механизм переключения (рис.156).

Итак, нами обнаружено, что переключение в пленках PVDF, независимо от их толщины, и наноструктурах на их основе описывается экспоненциальным законом, характеризующим активационный механизм переключения.

ВЫВОДЫ:

1. Впервые методом АСМ (приложением постоянного напряжения Udc к зонду) осуществлена запись микродоменов и исследована кинетика формирования доменов в кристаллах релаксорного сегнетоэлектрика SBN-0,61 и пленках полимерного сегнетоэлектрика P[VDF-TrFE], полученных методом ЛБ. Запись проводилась с использованием стандартных Udc £ 10В.

2. Методом АСМ измерены петли пьезоэлектрического гистерезиса в кристаллах SBN-0.61 и пленках P[VDF-TrFE] толщиной 10, 30 и 120 монослоев. Значения коэрцитивных полей Е„ полученных в области, порядка диаметра зонда 50нм), находятся в хорошем соответствии со значениями Ес, измеренными в тех же объектах макроскопическими методами.

3. В кристаллах SBN-0.61 исследованы экспозиционные характеристики роста доменов при различных Udc- Обнаружено боковое движение доменной стенки в полях Е«Ес. Эта особенность кинетики доменов связана с релаксорной природой кристаллов SBN и качественно коррелирует с макроскопическими наблюдениями процессов поляризации SBN в полях Е«ЕС.

4. Методом АСМ-литографии в кристаллах SBN-0.61 впервые реализована запись регулярных микродоменных структур различной геометрии (1D -доменных линий и цепочек, и 2D - доменных квадратов и «шахматных досок», сформированных из доменных квадратов противоположной полярности). Исследована кинетика релаксации одиночных

(пространственно разнесенных) доменов, 1D и 2D структур, записанных при идентичных условиях экспозиции.

5. Показано, что устойчивость записанных структур определяется их геометрией и дискретностью записи (расстоянием между записанными точками, формирующими структуру). Времена релаксации одиночных доменов составляют десятки минут, времена релаксации квазинепрерывных доменных линий и квадратов достигают, соответственно, десятков и сотен часов. Эти результаты указывают на существование кооперативных взаимодействий в записанных структурах.

6. Методом АСМ впервые исследована кинетика роста и сегнетоэлектрического переключения нанокристаллов, формирующихся в ЛБ пленках P[VDF-TrFE] в результате термического отжига. Показано, что переключение нанокристаллов, так же, как и ЛБ пленок в интервале толщин 10-120 монослоев, носит активационный характер.

Список цитируемой литературы:

1. Broderick N.G.R., Ross G.W., H.L. Offerhaus H.L., Richardson D.J., Hanna D.C. Hexagonally Poled Lithium Niobate: A Two-Dimensional Nonlinear Photonic Crystal // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 84. P. 4345.

2. Tolstousov A., Gaynutdinov R.V., Tadros-Morange R., Yudin S.G., Tolstikhina A.L., Kliem H., Ducharme S., Fridkin V.M. Ferroelectric Properties of Langmuir-Blodgett Copolymer Films at the Nanoscale // Ferroelectrics. 2007. Vol. 354. P. 99-105.

3. Rosenman G., Urenski P., Agronin A., Rosenwaks Y., Molotskii M. Submicron ferroelectric domain structures tailored by high-voltage scanning probe microscopy // Appl. Phys. Let. 2003. vol. 82. № l. p.103.

4. Gladkii V.V., Kirikov V.A., Volk T.R., Ivleva L.I. The kinetic characteristics of polarization of relaxor ferroelectrics // J. Exp. Theor. Phys. 2001. Vol. 93. p.596.

5. Kim J. Nanoscale Investigation of Polarization Interaction and Polarization Switching in Ferroelectric P(VDF-TrFE) Copolymer Samples // A dissertation University of Nebraska at Lincoln Department of Physics and Astronomy. 2008.

Основные результаты диссертации изложены в работах:

1. Gaynutdinov R.V., Lysova О.А., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Fridkin V.M., Ducharme S. Polarization switching kinetics at the nanoscale in ferroelectric copolymer Langmuir-Bljdgett films // Appl. Phys. Lett. 2008. V.92. P.172902 -172902.

2. Гайнутдинов P.B., Волк T.P., Лысова O.A., Толстихина А.Л., Ивлева Л.И.

Создание микродоменов в атомном силовом микроскопе в

сегнетоэлектрических кристаллах ниобата бария-стронция // Письма в ЖЭТФ. 2009. т.90. вып.4. с.330-336.

3. Gaynutdinov R.V., Lysova О.А., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Kholkin A.L., Fridkin V.M. Polarization switching kinetics of ferroelectric nanostructures of vinylidene fluoride-thrifluoroethylene copolymer // Pisma v ZhETF. 2009. Vol. 90, iss.l.pp.35-38.

4. Gaynutdinov R.V., Lysova O.A., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Kholkin A.L., Fridkin V.M., Ducharme S. Polarization switching kinetics of ferroelectric nanomesas of vinylidene fluoride-thrifluoroethylene copolymer // Appl. Phys. Lett. 20009. Vol. 95. P. 023303.

5. Верховская K.A., Плаксеев A.A., Гаврилова Н.Д., Гайнутдинов Р.В., JIotohob А.М., Лысова О.А., Юдин С.Г. Фазовый переход в сегнетоэлектрических нанокристаллах сополимера поливинилиденфторида с трифторэтиленом // ФТТ. 2009. Т.51, Вып. 10. С.2055-2058.

6. Gainutdinov R.V., Volk T.R., Lysova О.А., Razgonov I.I., Tolstikhina A.L., Ivleva L.I. Recording of Domains and Regular Domain Patterns in Strontium-Barium Niobate Crystals in the Field of Atomic Force Microscope // Appl. Phys. B. 2009. V. 95. P.505-512.

7. Simagina L.V., Volk T.R., Gaynutdinov R.V., Lysova OA., Tolstikhina A.L., Ivleva L.I. Specific features ID and 2D domain pattern stability recorded in strontium-barium niobate by atomic force microscope // Integrated Ferroelectrics. 2009. V.109. P. 36-47.

8. Гайнутдинов P.B., Волк T.P., Лысова O.A., Толстихина А.Л. Исследование процессов переключения сегнетоэлектрических доменов в кристаллах с помощью зонда атомно-силового микроскопа // Тезисы докладов на ХХП Российской конференции по электронной микроскопии. Черноголовка. 2008. С. 55.

9. Lysova OA.., Gainutdinov R.V., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Fridkin V.M., Ducharme S. PFM investigation of switching kinetics of ferroelectric nanostructures of vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer // Abstract book of Third International Symposium «Micro- and nano-scale domain structures in ferroelectrics». Ural State University, Ekaterinburg, Russia. 2009. p.92-93.

10. Lysova OA., Gainutdinov R.V., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Fridkin V.M., Ducharme S. Investigation the kinetics of switching ferroelectric nanocrystals and thin films of PVDF copolymer by AFM // Abstract book of International Symposium Piezoresponce Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials PFM 2009.2009. Aveiro, Portugal. P. 234.

11. Volk T.R., Simagina L.V., Gaynutdinov R.V., Lysova O.A., Tolstikhina A.L., Ivleva L.I. Microdomain grows and decay kinetics in strontium-barium niobate crystals studied by scanning probe microscory // Abstract book of 19th International Symposium on the Application of Ferroelectrics and 10th European Conference on the Applications of Polar Dielectrics. Edinburgh, UK. 2010. P. 96.

Подписана к печати 09 У/

Тиряк Згаз

Отпечатано в отделе опгрзтнгкон печати физического факультета МГУ

Содержание диссертации автор исследовательской работы: кандидата физико-математических наук, Лысова, Ольга Александровна

Оглавление.

Введение.

Научная новизна работы.

Практическая значимость работы.

Положения, выносимые на защиту:.

• Апробация результатов.

Публикации.

Глава 1 Исследование доменной структуры сегнетоэлектриков на микроскопическом уровне (литературный обзор).

1.1 Принцип действия и основные режимы работы атомно-силового микроскопа.

1.2 Микро- и нанодоменные структуры ссгнеюэлектрических кристаллов и пленок (особенности переключения).

1.2.1 Пленки сегнетоэлектричсского сополимера Р[УВР-ТгРЕ]. Структура и свойства' РУБР.

1.2.2 Сегнетоэлектрические пленки ЛБ.

1.2.3 Особенности переключения наноразмерных пЛенок ЛБ.

1.2.4 Особенности доменной структуры и процессов переключения в релаксорном сегнетоэлектрикс ниобата бария-сторнция. Структура и свойства БВИ.40 '

1.2.5 Использование сегнетоэлектрической доменной структуры для преобразования частоты оптического излучения.

1.2.6 Экспериментальные методы создания регулярных доменных структур.

Глава 2 Методика проведения эксперимента и исследуемые объекты.

2.1 Экспериментальная установка.

2.2 Исследуемые объекты.

2.3 Обработка изображений.

Глава 3 Запись микро- и нанодоменов в кристаллах БВК. Особенности релаксации доменов в кристаллах БВТЧ в зависимости от топологии доменной структуры.

3.1 Исследование доменной структуры, процессов переключения и релаксации одиночных доменов в БВК.

3.2 Особенности релаксации доменов в БВЫ в Ш и 2Б структурах.

Глава 4 Переключение ЛБ пленок и нанокристаллои сополимера Р[\Т)Р-ТгРЕ].

4.1 Исследование процессов переключения пленок сополимера РГУОР-ТгРЕ!.

4.2 Изучение роста нанокристаллов сополимера P[VDF-TrFE].

4.3 Исследование процессов переключения нанокристаллов сополимера P[VDF-TrFE].

Выводы.

Список публикаций.

Благодарности.

Введение диссертация по физике, на тему "Атомно-силовая микроскопия сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур"

В последние десять лет усилился интерес к изучению динамики доменной структуры сегнетоэлектриков на микро- и субмикроскопическом уровне. Это объясняется с одной стороны развитием методов исследования: появлением новых методов, которые могут помочь объяснить связь процессов, происходящих на макро- и микроскопических уровнях. С другой стороны возникли новые технологические задачи, например, создание регулярных доменных структур для оптики и электроники, что требует понимания процессов динамики доменной стенки на микроскопическом уровне. Для изучения сегнетоэлектриков одним из наиболее подходящих современных методов является метод атомно-силовой микроскопии (АСМ). На начальных этапах становления возможности этого метода были весьма ограничены, и , АСМ воспринимался, как метод, исключительно для исследования топографии поверхности. Появление различных режимов АСМ позволило изучать л ч различные физические свойства кристаллов и пленок на микро- и наноскопическом уровне. Так, например, метод микроскопии пьезоэлектрического отклика позволяет проводить исследования доменной структуры, в статике и динамике. Зонд АСМ может выступать в качестве точечного электрода, с помощью которого можно проводить локальное переключение сегнетоэлектрического кристалла или пленки. При этом метод АСМ позволяет исследовать доменную структуру на наноскопическом уровне. То есть атомно-силовой микроскоп выступает одновременно в качестве инструмента записи и исследования доменной структуры. На данный момент имеется множество работ по исследованию АСМ-записи доменов в таких традиционных материалах, как триглицинсульфат (ТГС) и BaTi03 [1], не представляющих интереса, для упомянутых применений, и «жестких» сегнетоэлектриков LiNb03 и LiTa03, обладающих существенным недостатком

Введение исключительно высокими коэрцитивными полями Ес ~ (2.1 - 2.2) 105 В/см, что требует специальной подготовки образцов для АСМ-записи.

В настоящее время интерес исследователей вызывают релаксорные сегнетоэлектрики, в которых процессы поляризации фундаментально отличаются от модельного сценария. Кристаллы ниобата бария-стронция (SBN), характеризующиеся высокими значениями практически интересных параметров: электрооптическим, пироэлектрическим и пьезоэлектрическим коэффициентами, нелинейной восприимчивостью [2], принадлежат к классу релаксорных сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом [3] и рассматриваются как модельные объекты для исследования таких систем. Исследования динамики микро- и нанодоменной структуры, в кристаллах SBN представляют несомненный интерес, поскольку ожидается специфика процесса АСМ-записи доменов при приложении стандартньж потенциалов до 100 В [4]. Прикладной интерес изучения кристаллов SBN в первую очередь связан с их возможным применением регулярных доменных структур для преобразования оптических частот в режиме фазового квазисинхронизма. Метод АСМ представляется одним из наиболее перспективных для этих целей.

Другой фундаментальной задачей, для решения которой метод АСМ представляется наиболее подходящим, является изучение размерного эффекта в сегнетоэлектриках и так называемой критической толщины. Под критической толщиной понимают минимальную толщину пленки (или размер кристалла), ниже которой сегнетоэлектричество исчезает. Причина этого явления заключается в том, что в сверхтонкой нанор'азмерпой пленке (или нанокристалле) свободная энергия, связанная со спонтанной поляризацией, может быть сравнима с энергией поверхности или с энергией экранирования и поэтому существование спонтанной поляризации (и, соответственно, сегнетоэлектричества) становится невыгодным. В ранних работах по размерному эффекту (например, [5]) исследование размерного эффекта на основе теории Ландау-Гинзбурга приводило к критической толщине ~ 5-10 нм.

В ряде теоретических работ [6], [7], [8], было показано, что при правильно выбранных граничных условиях теория Ландау-Гинзбурга для наноразмерных пленок (или кристаллов) приводит к меньшим критическим размерам, а при некоторых условиях критическая толщина может вообще не существовать. Особенно важно, что к аналогичному выводу приводит и анализ для перовскитовых сегнетоэлектриков [9], [10]. Наиболее подходящими для изучения размерного эффекта являются пленки Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) сегнетоэлектрического сополимера винилиденфторида-трифторэтилена P[VDF-TrFE], поскольку метод ЛБ позволяет получать пленки контролируемой толщины вплоть до одного монослоя. Экспериментальные работы, выполненные в ИКРАН в 1993-1998гг для ЛБ-пленок P[VDF-TrFE] впервые показали наличие сегнетоэлектричества в пленках толщиной 1 нм (два монослоя) [11], [12], а позже и в одном монослое (0.5 нм), т.е. - отсутствие критической толщины. Прикладной интерес изучения процессов переключения в ЛБ-пленках P[VDF-TrFE] и наноструктур на их основе связан с возможной реализацией энергонезависимой памяти высокой плотности. Поэтому, исследование динамики переключения на микроскопическом уровне представляет несомненный интерес.

2. В сегнетоэлектрических полимерных пленках P[VDF-TrFE] различных толщин, полученных методом ЛБ, и в нанокристаллах,

Введение формирующихся на пленках в результате термического отжига исследовать кинетику переключения методом микроскопии пьезоэлектрического отклика, а также проанализировать вклад размерного эффекта в исследуемые процессы.

В рамках поставленных целей решались следующие задачи:

1. Запись одиночных микродоменов методом АСМ в кристаллах SBN-0.61. Исследование методом АСМ кинетики переключения кристаллов SBN в зависимости от величины подаваемого на зонд напряжения и времени воздействия, а также исследование кинетики релаксации одиночных доменов.

2. Создание регулярных микродоменных структур и исследование процессов их релаксации в кристаллах SBN методом АСМ.

3. Изучение микрорельефа поверхности и доменной структуры наноразмерных пленок сегнетоэлектрического сополимера P[VDF-TrFEJ и наноструктур на их основе.

4. Исследование методом АСМ кинетики переключения ЛБ-пленок и наноструктур сегнетоэлектрического сополимера P[VDF-TrFE].

Научная новизна работы

1. Впервые проведено исследование кинетики переключения кристаллов ниобата бария-стронция на микроскопическом уровне. Обнаружена качественная корреляция между процессами переключения, наблюдаемыми методом атомно-силовой микроскопии, с данными по кинетике поляризации и деполяризации в кристаллах ниобата бария-стронция, полученными макроскопическими методами.

2. Запись методом атомно-силовой микроскопии регулярных доменных структур различной топологии (1D и 2D) в кристаллах ниобата бария-стронция проведена впервые. Обнаружена специфика релаксации таких структур, зависящая от их топологии (0D-, 1D-, 2D-) и их дискретности (расстояние между точками приложения поля).

3. Исследование кинетики переключения на микроскопическом уровне в пленках ЛБ сополимера поливинилиденфторида трифторэтилена и нанокристаллах, полученных на их основе проведено впервые. Показано, что как в пленках ЛБ сополимера, так и в нанокристаллах переключение происходит по активационному механизму.

4. Впервые методом АСМ проведено исследование кинетики роста нанокристаллов сополимера поливинилиденфторида трифторэтилена. Показано, что полученные экспериментальные данные хорошо согласуются с предложенной моделью роста.

Практическая значимость работы

Создание регулярных микродоменных 2Бструктур в кристаллахБВМ методом АСМ с целью их возможного применения в оптике для перобразования оптических частот в режиме фазового квазисинхронизма.

Положения, выносимые на защиту:

1. В кристаллах ниобата бария-стронция выявлена качественная корреляция между процессами переключения, наблюдаемыми методом атомно-силовой микроскопии, с данными, полученными макроскопическими методами.

Введение памяти" с пространственным усложнением топологии доменной структуры.

Апробация результатов

Результаты работы докладывались на пятнадцати российских и международных конференциях: 11th EuropeanMeetingonFerroerectricity, 3-7 September 2007, Bled, Slovenia; XII Международный симпозиум «Нанофизика и наноэлектроника», Нижний Новгород, 10-14 марта 2008; VIII Международный семинар «Методологические аспекты сканирующей зондовой микроскопии -2008» Минск, Беларусь, 8-10 октября 2008; XIII Национальная конференция по росту кристаллов, Москва, ИК РАН, 17-21 ноября 2008; XXII Российская конференция по электронной микроскопии, Черноголовка, 2-6 июня- 2008; XYIII Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков ВКС-18, 9-14 июня 2008, С-Петербург; Международная > научно-техническая школа-конференция «Молодые ученые - науке, технологиям и профессиональному образованию», 10-13 ноября 2008, МИРЭА, Москва; Молодежный семинар, 12сентября 2008, ИК РАН, Москва; Functional materials and nanotechnologies 2009' (FM&NT), Institute of solid State Physics University of Latvia, Riga 31 march-3 april 2009; Third International Symposium «Micro- and nano-scale domain structures in ferroelectrics», September 13-18 2009, Ural State University, Ekaterinburg, Russia; XYI Российский симпозиум по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел, Черноголовка, 31 мая-3 июня 2009; International Symposium Piezoresponce Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials, PFM 2009, June 23-29 2009, Aveiro, Portugal; 19th International Symposium on the Application of Ferroelectrics and 10th European Conference on the Aoolications of Polar Dielectrics.

Edinburgh, UK, 9 - 12 august 2010;III Международный форум по нанотехнологиям, конкурс молодых ученых, Москва, 1 -3 ноября 2010; 46th Rencontres de Moriond Quantum Mesoscopic Physics, La Thuile, Italy, 13-27 march 2011.

Публикации

Результаты работы представлены в статьях в российских и зарубежных журналах и тезисах докладов на научных конференциях. По материалам диссертации опубликовано 7 статей в рецензируемых журналах.

Заключение диссертации по теме "Кристаллография, физика кристаллов"

Выводы

По результатам данной работы можно сделать следующие выводы.

1. Впервые методом АСМ (приложением постоянного напряжения Udc-k зонду) осуществлена запись микродоменов и исследована кинетика формирования доменов в кристаллах релаксорного сегнетоэлектрика SBN-0,61 и пленках полимерного сегнетоэлектрика P[VDF-TrFE], полученных методом ЛБ. Запись проводилась с использованием стандартных UDc < ЮВ.

2. Методом АСМ измерены петли- пьезоэлектрического гистерезиса в кристаллах SBN-0.61 и пленках P[VDF-TrFE] толщиной 10, 30 и 120 монослоев. Значения коэрцитивных полей Ес, полученных в области, порядка диаметра зонда (~ 50нм), находятся в хорошем соответствии со значениями Ес, измеренными в тех же объектах макроскопическими методами.

3. В кристаллах SBN-0.61 исследованы экспозиционные характеристики роста доменов при различных UDC. Обнаружено боковое движение доменной стенки в полях Е«Ес. Эта особенность кинетики доменов связана с релаксорной природой кристаллов SBN и качественно коррелирует с макроскопическими наблюдениями процессов поляризации SBN в полях Е«ЕС.

4. Методом АСМ-литографии в кристаллах SBN-0.61 впервые реализована запись регулярных микродоменных структур различной геометрии (ID -доменных линий и цепочек, и 2D - доменных квадратов и «шахматных досок», сформированных из доменных квадратов противоположной полярности). Исследована кинетика релаксации одиночных пространственно разнесенных) доменов, 1D и 2D структур, записанных при идентичных условиях экспозиции.

6. Методом АСМ впервые исследована кинетика роста и сегнетоэлектрического переключения нанокристаллов, формирующихся в ЛБ пленках P[VDF-TrFE] в результате термического отжига. Показано, что переключение нанокристаллов, так же, как и ЛБ пленок в интервале толщин 10 - 120 монослоев, носит активационный характер.

Список источников диссертации и автореферата по физике, кандидата физико-математических наук, Лысова, Ольга Александровна, Москва

1. Eng L.M., Nanoscale domain engineering and characterization of ferroelectric domains// Nanotechnology. 1999. - Vol. 10. - p. 405.

2. Кузъминов Ю.С., Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением. Москва : Наука, 1982.

3. Cross L.E., Relaxor ferroelectrics: an overview// Ferroelectrics. 1994. - Vol. 151. - pp. 305320.

4. Tilley D.R., Ferroelectric Thin Films: Synthesis and Basic Properties. Amsterdam : Gordon and Breach, 1996. - p. 11.

5. Glinchuk M.D., Morozovska A.N., The internal electric field originating from the mismatch effect and its influence on ferroelectric thin film properties // J. Phys.: Condens. Matter. 2004. - Vol. 16. - p. 3517.

6. Bratkovslcy A.M., Levanyuk A.P., Strong effect of surfaces on resolution limit of negative-index «superlens» // Phys. Rev. Lett. 2005. - Vol. 94. - p. 017601.

7. Фридкин B.M., Критический размер в сегнетоэлектрических наноструктурах// УФН. -2006. Т. 49(2). - стр. 193.

8. Максимов Е.Г., Зиненко В.И., Замкова Н.Г., Расчеты физических свойств ионных кристаллов из первых принципов // УФН. 2004. - Т. 174. - стр. 1145.

9. Ghosez Ph., Robe К.М., A microscopic model of Ferroelectricity in free-standing РЬТіОЗ Ultrathin Films // Appl. Phys. Lett. 2000. - Vol. 76. - p. 2767.

10. Palto S.P., Blinov L.M., Bune A.V., Fridkin V.M., Petukhova N.A., Verlchovskaya K.A., Yudin S.G., Ferroelectric Langmuir-Blodgett films // Ferroelectric Letters. 1995. - Vol. 19. - p. 65.

11. Bune A.V., Fridkin V.M., Ducharme S., Blinov L.M., Palto S.P., Sorokin A.V., Yudin S.G., ZlatkinA., Two-Dimensional Ferroelectric Films //Nature (London). 1998. - Vol. 391. - p. 874.

12. Pearson G.L., Feldmann W.L., Powder-pattern techniques for delineating ferroelectric domain structures // Journ. Phys. Chem. Sol. 1959. - Vol. 9. - p. 28.

13. Handi A., Thomas R., Comparison of ferroelectric domain delineation in triglycine sulphate by the etching technique and the pyroelectric laser technique. Application to the study of polarization reversal // Opt. Commun. 1974. - Vol. 10. - p. 366.

14. FousekJ., М. Safrainkova, Kaczer J., A new dew method for revealing ferroelectric domains // Appl. Phys. Lett. 1966. - Vol. 8. - p. 192.

15. Le Bihan R., Maitssion M., Study of the surface of ferroelectric crystals with the scanning electron microscope // Ferroelectrics. 1974. - Vol. 7. - p. 307.

16. Someya Т., Kobayashi J., Someya Т., Kobayashi J., Electron-mirror microscopic observation of ferroelectric domains of Ca2Sr(C2H5C02)6 // Phys. Stat. Sol. 1971. - Vol. A4. - p. K161.

17. Binning G., Quale C.F., Gerber Ch., Atomic force microscope // Phys. Rev. Lett. 1986. - Vol. 56.-pp. 930-933.

18. Миронов, В.Л., Исследование и модификация локальных свойств тонкопленочных структур. Нижний Новогород: Дисс. канд., 2001.

19. Быков В.А., Приборы и методы сканирующей зондовой микроскопии для исследования и модификации поверхностей. Москва: Дисс. докт. наук, 2000.

20. Kalinin S., Scanning probe microscopy. Springer, 2007. - Vols. 1, 2.

21. Broderick N.G.R., Ross G.W., Offerhaus H.L., Richardson D.J., Наша D.C., Hexagonally Poled Lithium Niobate: A Two-Dimensional Nonlinear Photonic Crystal // Phys. Rev. Lett. -2000.-Vol. 84.-p. 4345.

22. Лайнс M.E., Гпасс A.M., Сегнетоэлектрики и родственные материалы. Москва : Мир, 1981.

23. Kalinin S.V., Bonnell D.A., Imaging mechanism of piezoresponse force microscopy of ferroelectric surfaces // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 65. - p. 125408.

24. Sridhar S., Giannacopoulos A.E., Suresh S., Ramamurty U., Electrical response during indentation of piezoelectric materials: A new method for material characterization // J. Appl. Phys. 1999. - Vol. 85. - p. 380.

25. Valasek J., Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt// Phys. Rev. 1920. - Vol. 15. - p. 537.

26. Valasek J., Piezo-Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt// Phys. Rev. 1921. - Vol. 17.-p. 475.

27. Fridkin V.M., Ferroelectric Semiconductors. New York : Consultants Bureau, 1980.

28. Striikov B.A., Levanyuk A.P., Ferroelectric Phenomena in Crystals. Berlin : Springer-Verlag, 1998.

29. Гинзбург В.Л., О диэлектрических свойствах сегнетоэлектриков и гитаната бария // ЖЭТФ. 1945. - Т. 15. - стр. 739.

30. Гинзбург В.Л., О поляризации и пьезоэффекте титаната бария вблизи точки сегнетоэлектрического перехода // ЖЭТФ. 1945. - Т. 19. - стр. 36.

31. Ландау Л.Д., К теории фазовых переходов II // ЖЭТФ. 1937. - Vol. 7. - р. 627.

32. Devonshire A.F., XCVI. Theory of barium titanate. Part I // Philos. Mag. 1949. - Vol. 40. - p. 1040.

33. Devonshire A.F., CIX. Theory of barium titanate. Part II // Philos. Mag. 1951. - Vol. 42. - p. 1065.

34. Devonshire A.F., Theory of ferroelectrics // Adv. Phys. 1954. - Vol. 3. - p. 85.

35. Ни Z., Tian M, Nysten В., Jonas A., Regular arrays of highly ordered ferroelectric polymer nanostructures for non-volatile low-voltage memories // Nature Mater. 2008. - Vol. 8. - pp. 62 — 69.

36. Лущейкии Г.А., Полимерные пьезоэлектрики. Москва : Химия, 1990. - стр. 176.

37. Furukawa Т., Johnson G.E., Bair Н.Е., Tajitsu Y., Chiba A., Fukada E., Ferroelectric phase transition in a copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethene// Ferroelectrics. 1981. -Vol. 32.-pp. 61-67.

38. Furukawa Т., Lovinger A.J., Davis G.T., Broadhurst M.G., Dielectric hysteresis and nonlinearity in a 52/48 mol.% copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethene // Macromolecules. 1983. - Vol. 16. - pp. 1885-1890.

39. Koizumi N. Haikawa N. Habuka H., Dielectric behaviour and ferroelectric transition of copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethene I I Ferroelectrics. 1984. - Vol. 57. - pp. 99199.

40. Koizumi N. Murata Y., Oka Y, Pressure dependence of ferroelectric transition and anomaly in bulk modulus in copolymer of vinylidene fluoride and trifluoroethene // Jpn. J. Appl. Phys. -1984. Vols. 23 - № 5. - pp. 324-326.

41. Струков Б.А., Леванюк А.П., Физические основы сегнегоэлектрических явлений в кристаллах. Москва : Наука. Физматлит, 1995. - стр. 301.

42. Tolstousov A., R. V. Gaynutdinov, Tadros-Morange R., Yudin S.G., Tolstikhina A.L., Kliem H., Ducharme S., Fridkin V.M., Ferroelectric Properties of Langmuir-Blodgett Copolymer Films at the Nanoscale // Ferroelectrics. 2007. - Vol. 354. - pp. 99-105.

43. Блинов Л.М, Ленгмюровские пленки// Уст физ. наук. 1988. - вып. 3 : Т. 55. - стр. 443475.

44. Roberts G.G., Langmuir-Blodgett Films. New York : Plenum, 1990.

45. Ducharme S„ Bune A., Fridkin V.M., Bhnov L.M., Palto S.P., Petukhova N.A., Yudin S„ Ultrathin ferroelectric polymer films Ferroelectrics // Ferroelectrics. 1997. - Vol. 202. - p. 29.

46. Palto S.P., Blinov L.M., Dubovik E., Fridkin V.M., Petukhova N.A., Sorokin A., Verkhovskaya K.A., Yudin S.G., Zlatkin A:, Ferroelectric Langmuir-Blodgett films showing bistable switching // Europhys. Lett. 1996. - Vol. 34. - p. 465.

47. Choi J., Dowben P. A., Ducharme S., Fridkin V. M, Palto S. P., Petukhova N.A., Yudin S.G., Lattice and electronic band structure changes across the surface ferroelectric transition // Phys. Lett. A. 1999. - Vol. 249. - p. 505.

48. Choi J., Dowben P.A., Borca C.N., Adenwalla S., Evidence of dynamic Jahn-Teller distortions in two-dimensional crystalline molecular films // Phys. Rev. B. 1999. - Vol. 59. - p. 1819.

49. Ducharme S., A. Bune, Fridkin V.M., Critical point in ferroelectric Langmuir-Blodgett polymer films // Phys. Rev. B. 1998. - Vol. 57. - p. 25.'

50. Legrand J.F., Structure and ferroelectric properties of P(VDF-TrFE) copolymers // Ferroelectrics. 1989. - Vol. 91. - p. 303.

51. Bune A., Zhu C., Ducharme S., Piezoelectric and pyroelectric properties of ferroelectric films // J. Appl. Phys. 1999. - Vol. 85. - p. 7869.

52. Kawai H., The piezoelectricity of polyvinylidene fluoride// Jpn. J. Appl. Phys. 1969. - Vol. 8. - p. 975.

53. Kimura K„ Ohigashi #., Polarization behavior in vinylidene fluoride-trifluoroethylene copolymer thin films // Jpn. J. Appl. Phys. 1986 - Part 1. - Vol. 25. - p. 383.

54. Lohse 0., Grossmann M., Boettger U„ Bolten D., Waser R., Relaxation mechanism of ferroelectric switching in Pb(Zr,Ti)03 thin films // J. Appl. Phys. 2001. - Vol. 89. - p. 2332.

55. Tagantsev A.K., Setter N. Cross JS., Tsukuda M., Non-Kolmogorov-Avrami switching kinetics in ferroelectric thin films // Phys. Rev. B. 2002. - Vol. 66. - p. 214109.

56. Vizdrik G., Ducharme S., Fridkin V.M., Yudin S.G., Kinetics of ferroelectric switching in ultrathin films // Phys. Rev. B. 2003. - Vol. 68. - p. 094113.

57. Гейвандов A.P., Палто С.Л., Юдин С.Г., Блинов JI.M., Дисперсия времени переключения и сохранение бнстабильпых состояний в сегнетоэлектрических пленках Ленгмюра-Блоджетт // ЖЭТФ. 2004. - Т. 126. - стр. 99.

58. Ducharme S., Fridkin V.M., Ievlev A., Verkhovskaya К.А., Vizdrik G., Yudin S.G., The switching in one monolayer of the ferroelectric polymer// Ferroelectrics. 2005. - Vol. 134. - p. 37.

59. Orihara H., Hashimoto S., Ishibashi Y., Study on D-E Hysteresis Loop of TGS Based on the Avrami-Type Model // J. Phys. Soc. Jpn. 1994. - Vol. 63. - p. 1601.

60. Блинов Л.М., Фридкин B.M., Палто С.П., Буне А.В., Даубен П.А., Дюшарм С., Двумерные сегнетоэлектрики // УФН. 2000. - Т. 170. - стр. 247.

61. Ландау Л.Д., Халатников И.М., Об аномальном поглощении звука вблизи точек фазового перехода второго рода // ДАН СССР. 1954. - Т. 96. - стр. 469.

62. Sorokin А. V., Fridkin V.M, Ducharme S., Pyroelectric study of polarization switching in Langrnuir-Blodgett films of polyvinylidene fluoride trifluoroethylene // J. Appl. Phys. 2005. -Vol. 98.-p. 044107.

63. Kliem H., Tadros-Morgane R., Extrinsic versus intrinsic ferroelectric switching: experimental investigations using ultra-thin PVDF Langmuir-Blodgett films // Appl. Phys. 2005. - Vol. 38. -p. 1860.

64. Hone P., Townsend D., An introduction to methods of periodic poling for second-harmonic generation // J. Phys. D: Appl. Phys. 1995. - Vol. 28. - p. 1747.

65. Rodriguez В J., Nemasnich R.J., Kingon A.I., Kalinin S.V., Terabe K., Liu XY., Kitamura K.,

66. Gruverman A., Domain growth kinctics in lithium niobate single crystals studied by piezoresponse force microscopy // Appl. Phys. Lett. 2005. - Vol. 86. - p. 012906.

67. Rosenman G., Urenski P., Agronin A., Rosenwaks Y., Molotskn M„ Submicron ferroelectric domain structures tailored by high-voltage scanning probe microscopy // Appl. Phys. Let. -2003,-Vols. 82 №1. - p. 103.

68. Jamieson P.В., Abrahams S.C., Bernstein J.L., Ferroelectric Tungsten Bronze-Type Crystal Structures. Barium Strontium Niobate Ba0.27Sr0.73Nb505.78// J. Chem. Phys. 1968.- Vol. 48. - p. 5048.

69. Черная T.C., Волк Т. P., Верин PI.В., Ивлева Л.И., Симонов В.И., Атомная структура кристаллов (Sr0.50Ba0.50)Nb206 в ряду соединений (SrxBal-x)Nb206// Кристаллография. 2002. - Т. 47-№ 2. - стр. 249-252.

70. Черная Т.С., Максимов Б.А., Верин И.В., Ивлева Л.И., Симонов В.И., Кристаллическая структура монокристаллов Ba0.39Sr0.61Nb206 // Кристаллография. 1997. - Т. 42 - № 3. -стр. 421 -426.

71. Huang W.H., Viehland D., Neurgaonkar R.R., Anisotropic glasslike characteristics of strontium barium niobate relaxors // J. Appl. Phys. 1994. - Vol. 76(1). - pp. 490 - 496.

72. Bhalla A.S., Guo R., Cross L. E., Burns G., Dacol F. II., Neurgaonkar R., Measurements of strain and the optical indices in the ferroelectric Ba0.4Sr0.6Nb206: Polarization effects // Phys. Rev. B. 1987. - Vols. 36 - №4. - pp. 2030 - 2035.

73. Viehland D., Xu Z, Huang W.-H., Structure-property relationships in strontium barium niobate. I. Needle-like nanopolar domains and the metastably-locked incommensurate structure // Philos. Mag. A. 1995. - Vol. 71(2). - pp. 205 - 217.

74. Kleemann W., Dynamics of nanodomains in relaxor ferroelectrics // J. Korean Phys. Soc. -1998. Vols. 32 - №3. - pp. 5939 - 5941.

75. Armstrong J. A:/ Bloembergen N. Duelling J., Pershan P.S., Interactions between light waves in a nonlinear dielectric // Phys. Rev. 1962. - Vol. 127. - p. 1918.

76. Lu Y.L., Lu Y.Q., Cheng X.F., Xue C.C., Ming N.B., Equivalence of voltage bias and geometric waveguide design in directional couplers // Appl. Phys. Lett. 1996. - Vol. 68. - p. 2781. ,

77. Volk T.R., Wohlecke M., Lithium niobate: defects, photorefraction and ferroelectric switching. -Springer, 2008.

78. Блистанов A.A., Кристаллы квантовой и нелинейной оптики. Москва : МИСИС, 2000.

79. Kurimura S., Optical application of domain engineering: polarization-reversed optical devices // Ferro electrics. 2006. - Vol. 340. - p. 91.

80. Hum D.S., Fejer M.M., Quasi-phasematching // Comptes Rendus Physique. 2007.- Vol. 8 (2).-p. 180.

81. Cho Y, Fujimoto K., Hiranaga Y., Wagatsuma Y„ Onoe A., Terabe K., Kitamura K., Coaxial atomic force microscope probes for imaging with dielectrophoresis // Appl.Phys.Letts. 2002. -Vol. 81. - p. 4401.

82. Hsu W.Y., Gupta M.C., Domain inversion in LiTa03 by electron beam// Appl. Phys. Lett. -1992. Vol. 60. - p. I.

83. Restoin С., Massy S., Darraud-Taupiac С., Barthelemy A., Nanostructuring Lithium Niobate substrates by focused ion beam bombardment // Opt. Mat. 2003. - Vol. 22. - p. 193.

84. Li X., Terabe K., Hatano H., Kitamura K., Electron-beam domain writing in stoichiometric LiTa03 single crystal by utilizing resist layer // Jap. J. of Appl. Phys. 2006. - Vol. 45. - p. 399.

85. Nutt A., Gopalan V., Gupta M., Domain inversion in LiNb03 using direct electron-beam writing // Appl. Phys. Lett. 1992. - Vol. 60. - p. 2828.

86. Tanaka K., Cho Y., Direct creation of micro-domains with positive and negative voltage // Abstracts of The 9-th International Symposium on Ferroic Domains and Micro- to Nanoscopic Structures (ISFD-9). Dresden, 2006. - p. 129.

87. Paruch P., Giamarchi Т., Tybell Т., Triscone J.-M., Nanoscale studies of domain wall motion in epitaxial ferroelectric thin films // J.Appl. Phys. 2006. - Vol. 100. - p. 051608.

88. Bintachitt P., Trolier-McKinstry S, Seal K., Jesse S., Kalinin S., Switching spectroscopy piezoresponse force microscopy of polycrystallinc capacitor structures // Appl. Phys. Lett. -2009. Vol. 94. - p. 042906.

89. Kolosov O., Gruverman A., Hatano J., Takahashi K., Tokumoto II., Terahertz emission from -Gain Sb // Phys. Rev. B. 1995. - Vol. 74. - p. 4309.

90. Shvartsman V.V., Kholkin A.L., Orlova A., Kiselev D., Bogomolov A.A., Sternberg A., nanodomains and local ferroelectric phenomena in relaxor lead lanthanum zirconate titanate' -ceramics // Appl. Phys. Letts. 2005. - Vol. 86. - p. 202907.

91. Terabe K., Nakamura M., Takekawa S., Kitamura K., Higuchi S., Gotoh Y., Cho Y., Microscale to nanoscale ferroelectric domain and surface engineering of a near-stoichiometric LiNb03 crystal // Appl. Phys. Letts. 2003. - Vol. 82. - p. 433.

92. Agronin A., Molotskii M, Rosenwaks Y., Strassburg E., Boag A., Mutchnik S., Rosenman G., piezoelectric coefficient measurements in ionic conducting ferroelectric // J. Appl. Phys. -2005.-Vol. 97.-p. I.

93. Ivleva L.I., Bogodaev N.V., Polozkov N.M., Osiko V.V., Growth of SBN single crystals by Stepanov technique for photorefractive applications // Opt. Mat. 1995. - Vol. 4. - p. 168.

94. Tybell Т., Aim C.H., Triscone J.-M., Control and imaging of ferroelectric domains over large areas with nanometer resolution in atomically smooth epitaxial Pb(Zr0.2 Ti0.8) 03 thin films // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vol. 72. - p. 1454.

95. Анкудииов А,В., Титков А.Н., Атомно-силовая микроскопия поляризационных доменов в сегнетоэлектрических пленках // ФТТ. 2005. - Т. 47. - стр. 1110.

96. Bursill L.A., Lin P.J., Chaotic states observed in Strontium Barium Niobate// Phil. Mag. B. -1986.-Vol. 54.-p. 157.

97. Romero J., Jaque D., Garcia-Sole J., Kaminskii A.A., Simultaneous generation of coherent light in'the three fundamental colors by quasicylindrical ferroelectric domains in Sr0.6Ba0.4 Nb203 // Appl. Phys. Lett. 2001. - Vols. 78 -№ 14. - p. 1961.

98. Kawai S., Ogawa Т., Lee H.S., Second-harmonic generation from needlelike ferroelectric domains in SrBa Nb203 single crystals // Appl. Phys. Lett. 1998. - Vols. 73 - № 6. - p. 768.

99. Bezhanova A.A., Silvestrov V.G., Zeinalova G.A., Volk T.R., Domain dynamics of strontium-dfrium niobat crictals in low frequency electric fields // Ferroelcctrics. 1990. - Vol. 76. - p. 241.

100. Gainutdinov R.V., Volk T.R., Lysova O.A., Razgonov LI., Tolstikhina A.L., Ivleva L.I., Recording of domains and regular domain patterns niobate crystals in the field of atomic force microscope // Appl. Phys. B. 2009. - Vols. 95 - №3. - pp. 505 -512.

101. Иванов• Н.Р., Волк Т.Р., Ивлева Л.И., Чумакова С.П., Гипзберг А.В., Сегнетоэлектрическая доменная структура в кристаллах SBN (статика и динамика) // Кристаллография. 2002. - Т. 47 - № 6. - стр. 1092 - 1099.

102. Shvartsman V.V., Kleemann W., Lukasiewicz Т., Dec J., Nanopolar structure in Srx Bal-xNb2 06 single crystals tuned by Sr/ Ba ratio and investigated by piezoelectric force microscopy // Phys. Rev. B. 2008. - Vol. 77. - p. 054105.

103. Tian L., Scrymgeour D.A., Gopalan V., Real-time study of domain dynamics in ferroelectric Sr0,61 Ba0,39 Nb2 06 // J. Appl. Phys. 2005. - Vol. 97. - p. 114111.

104. Van der Zwan G., Mazo R.M., Dielectric friction and ionic hydration near boundaries: Image charge effects // J. Chem. Phys. 1985. - Vol. 82. - p. 3344.

105. Zavala G., Fendler J.H., Trolier-McKinstry S., Characterization of ferroelectric lead zirconate titanate films by scanning force microscopy // J. Appl. Phys. 1997. - Vol. 81. - pp. 7480 - 7491.

106. Гладкий В.В., Кириков В.А., Волк Т.Р., Ивлева Л.И., Особенности кинетики поляризации релаксорного сегнетоэлектрика// ЖЭТФ. 2001. - 3 : Vol. 120. - р. 678.

107. Granzow Т., Doerfler U., Woike Th., Woehlecke M, Pankrath R., Imlau M., Kleemann W., Influence of pinning effects on the ferroelectric hysteresis in cerium-doped Sr0.61Ba0.39Nb206//Phys. Rev. B.-2001. Vol. 63.-p. 174101.

108. Neurgaonkar R.R., Cory W.K., Oliver J.R., Ewbank M.D., Call W.F., Development and modification of photorefractive properties in the tungsten bronze family crystals // Opt. Eng. -1987.-Vol. 26.- p. 392.

109. Салобутгм В.Ю., Иванов B.B., Иванова Л.В., Волк Т.Р., Ивлева Л.И., Исследование процессов импульсной переполяризации кристаллов ниобата бария стронция с примесью церия // Материалы электронной техники. 1999 - № 1. - стр. 38 - 41.

110. Исаков Д.В., Переключение кристаллов ниобата бария-стронция, чистых и легированных, в импульсных полях // Дисс. к.ф-м.н. Москва: ИК > РАН им. А.В. Шубникова, 2003*.

111. Ducharme S., Fridkin V.M., Bune A.V., Palto S.P., Blinov L.M., Petukhova N.N., Yudin S.G., Intrinsic coercive field // Phys. Rev. Lett. 2000. - Vol. 84. - p. 175.

112. Kim J., Nanoscale investigation of polarization interaction and polarization switching in ferroelectric P(VDF-TrFE) copolymer samples // Ph.D. Thesis. University of Nebraska at Lincoln Department of Physics and Astronomy, 2008.

113. Gaynutdinov R.V., Lysova O.A., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Fridkin V.M., Ducharme S., Polarization switching kinetics at the nanoscale in ferroelectric copolymer Langmuir-Blodgett films // Appl. Phys. Lett. 2008. - Vol. 92. - p. 172902.

114. Gaynutdinov R.V., Lysova O.A., Tolstikhina A.L., Yudin S.G., Kholkin A.L., Fridkin V.M., Ducharme S., Polarization switching kinetics in ferroelectric nanomesas of copolymer PVDF-TrFE. // Appl. Phys. Lett. 2009. - Vol. 95. - p. 023303.

115. Ievlev A.L., Verkhovskaya K.A., Fridkin V.M., Landau-Khalatnikov switching kinetics in the ferroelectric copolymer nanostructures // Ferroelectr. Lett. Sect. 2006. - Vol. 33. - p. 147.

116. Stadler H.L., Thickness dependence of ВаТЮЗ switching time// J. Appl. Phys. 1962. - Vol. 33.-p. 3487.

117. Li J., Luo Y., Bai M., Ducharme S., A continuum model on the nanomesa and nanowell formation in Langmuir-BIodgett ferroelectric polymeric films 11 J. of the Mechanics and Physics of Solids. 2006. - Vol. 54. - p. 2162.

118. Chernov A.A., Givargizov E.L., Bagdasarov Kh.C., Kuznetsov V.A., Demyanets L.N., Lobachev A.N., Crystal growth // Modern Crystallography. Berlin : Springer, 1980. - Vol. III.

119. Ducharme S., Gruverman A., Ferroelectrics: start the presses// Nature Mater. 2009. - Vol. 8.-p. 9.