Переключение и электрооптика систем полимерных сегнетоэлектрических пленок и жидких кристаллов тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи УДК 537.226.4,539.216.2,532.783

ГЕЙВАНДОВ АРТУР РУБЕНОВИЧ

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ И ЭЛЕКТРООПТИКА СИСТЕМ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ

01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математическихнаук

МОСКВА 2004

Работа выполнена в Институте кристаллографии им. А.В. Шубникова Российской Академии Наук.

Научный руководитель: доктор физико-математических наук

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук доктор технических наук

Палто Сергей Петрович

Гладкий Всеволод Владимирович Беляев Виктор Васильевич

Ведущая организация: Физический Институт РАН.

Защита состоится «2С» ¡¿¿АЛ_2004 г. в «/#_» часов «3О » минут

на заседании Диссертационного совета Д 002.114.01 в Институте кристаллографии РАН по адресу: 119333 Москва, Ленинский пр., 59.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИК РАН.

Отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просьба

выслать на имя ученого секретаря совета по адресу, указанному выше.

Автореферат разослан « 2М » _2004 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета,

кандидат физико-математических I щук ^ ^ Каневский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертация посвящена исследованию систем на основе полимерных сегнетоэлектрических пленок и жидких кристаллов (ЖК).

Актуальность темы. Открытие явления сегнетоэлектричества в 1921 году положило начало новому крупному направлению в физике твердого тела. Изучение сегнетоэлектриков предоставляет обширный материал для исследователей, занимающихся как фундаментальными, так и прикладными проблемами. Однако, большинство классических сегиетоэлектриков - это твердые монокристаллы или поликристаллические системы, что осложняет их приготовление и использование в виде тонких пленок. Намного проще формировать пленки из полимеров, среди которых встречаются, хотя и редко, сегнетоэлектрические. Получение в 1995 году в Институте Кристаллографии (ИК) РАН (лаборатория жидких кристаллов) пленок Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) сегнетоэлектрического полимера винилиденфторида (ПВДФ) способствовало прояснению фундаментальных вопросов существования сегнетоэлектричества [1], а также созданию множества новых актуальных направлений исследований и применений сверхтонких сегнетоэлектрических пленок. Одним из таких перспективных направлений является изучение сегнетоэлектрических пленок в жидкокристаллических системах.

Метод Легмюра-Блоджетт позволяет получать упорядоченные пленки некоторых органических веществ путем переноса на твердые подложки мономолекулярных слоев, образуемых этими веществами на поверхности воды. Толщина пленок ЛБ может быть столь мала, что можно развивать гигантские напряженности электрического поля внутри пленки (до 0,5-1 ГВ/м), прикладывая к электродам лишь десятки вольт. Последнее обстоятельство является важным в отношении сегнетоэлектрических пленок. Подобные напряженности поля сложно получить в толстых пленках, где из-за их неоднородности неизбежно лавинообразное нарастание тока и электрический пробой. Именно возможность контролировать толщину пленки на уровне отдельных мономолекулярных слоев является одним из ключевых преимуществ метода ЛБ.

Характер переключения поляризации в сегнетоэлектрических пленках ЛБ в значительной степени отличается от переключения в объемных образцах [2]. Экспериментально доказано, что коэрцитивное поле внутри пленки Л Б на порядки превышает известные для сегнетоэлектриков значения. Но, несмотря на интенсивность изучения свойств

РОС НАЦНОКЛ^пНА}»

пор остаются невыясненными многие аспекты, относящиеся к динамике сегнетоэлектрического переключения и продолжительности сохранения остаточной поляризации в сверхтонких пленках, что, в частности, особенно важно для использования этих пленок в жидкокристаллических системах.

Известно, что если на поверхность сегнетоэлектрического кристалла нанести тонкую пленку ЖК, то можно визуализировать доменную структуру сегнетоэлектрика [3]. Это явилось одним из крупных достижений, позволивших изучить доменный механизм переключения поляризации в классических сегне-тоэлектриках. Позднее Блинов и соавторы [4] показали, что полимерная сегне-тоэлектрическая пленка, поляризованная с помощью коронного разряда, вносит асимметрию в электрооптический отклик ЖК ячейки. В настоящей работе впервые поставлена задача исследования возможности поляризации пленок сегнетоэлектрического полимера непосредственно (in situ) в ячейке, заполненной нематическим ЖК (НЖК), выяснения долговременности сохранения заполяризованного состояния, а также его влияния на электрооптику ЖК ячеек.

К другому объекту исследования сегнетоэлектричества относятся сами жидкие кристаллы. Речь идет о сегнетоэлектрических ЖК (СЖК). В 1980 году [5] был открыт эффект бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных СЖК (ПС СЖК). Самые первые исследования указали на перспективность этого эффекта для создания бистабильных устройств (высокоскоростных дисплеев и пространственных модуляторов света с высокой разрешающей способностью). Экспериментально было выяснено, как влияет изменение ряда параметров СЖК и ориентирующих слоев на эффект переключения. Однако, до сих пор существуют трудности в реализации дисплеев на основе СЖК. И одной из причин является то, что полная физическая картина эффекта переключения не ясна. Особенно это относится к роли ориентирующих пленок. В данной работе была поставлена задача проведения детального анализа переключения СЖК, в том числе и на примере систем СЖК и тонких сегнетоэлек-трических пленок. В результате впервые выявлены принципиальные условия для существования бистабильного переключения в сегнетоэлектрических жидких кристаллах. Цели и задачи работы:

1. Изучение динамики переключения и продолжительности сохранения остаточной поляризации сверхтонких сегнетоэлектрических пленок Ленгмюра-Блоджетт в различных диапазонах электрических полей и температур.

2. Исследование ориентирования нематических жидких кристаллов пленками сегнетоэлектрического полимера, а также влияния сегнетоэлек-трической поляризации на оптические свойства жидкокристаллической ячейки.

3. Исследование условий бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

Основные защищаемые положения заключаются в следующем:

1. B сверхтонких сегнетоэлектрических полимерных пленках ЛБ П(ВДФ/ТрФЭ) обнаружена дисперсия времен переключения и асимметрия переключения поляризации, которые не могут быть полностью объяснены в рамках однородной модели Ландау-Гинзбурга.

2. Предложена модель сегнетоэлектрического переключения, основанная на учете взаимодействия: сегнетоэлектрического полимера с граничными поверхностями.

3. Показано, что сегнетоэлектрические пленки сополимеров ПВДФ способны обеспечить качественную однородную ориентацию жидких кристаллов, а поляризация сегнетоэлектрической пленки сополимера винили-ден фторида и трифторэтилена; П(ВДФ/ТрФЭ) может быть осуществлена непосредственно в собранной ячейке с нематическим жидким кристаллом (in situ).

4. В ячейке с нематическим жидким кристаллом, в которой один из ориентирующих слоев выполнен из сегнетоэлектрического полимера, обнаружен выраженный линейный электрооптический эффект, позволяющий реализовать бистабильное электрооптическое переключение.

5. На основе численного моделирования сформулированы и экспериментально подтверждены необходимые и достаточные условия бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах, ориентированных тонкими пленками.

Научная новизна работы определяется тем, что в ней

• впервые подробно исследована дисперсия времен переключения и асимметрия переключения поляризации в сверхтонких сегнетоэлектриче-ских полимерных пленках Ленгмюра-Блоджетт. Показано, что полученные результаты не могут быть полностью объяснены в рамках однородной модели Ландау-Гинзбурга; предложена неоднородная модель, основанная на учете взаимодействия сегнетоэлектрического полимера с граничными поверхностями.

• впервые показано, что сегнетоэлектрические пленки сополимеров ПВДФ способны обеспечить качественную однородную ориентацию жидкого кристалла, а поляризация сегнетоэлектрической пленки сополимера винилиден фторида и трифторэтилена ЩВДФ/ТрФЭ) может быть осуществлена in situ непосредственно в собранной ячейке с нематическим жидким кристаллом.

• впервые найдены необходимые и достаточные условия бистабилъного переключения, а также сформулировано поверхностное условие существования бистабильных состояний в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

Практическая ценность работы заключается в том, что

• ориентирование нематических жидких кристаллов полимерными сегнето-электрическими пленками может найти практическое применение в электрооптических модуляторах фазовой задержки ив существующих дисплейных технологиях.

• результаты по исследованию бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических. жидких кристаллах могут быть использованы при разработке новых устройств на основе сегнетоэлектрических жидких кристаллов, а также в будущих дисплейных технологиях.

Апробация работы. Результаты, изложенные в диссертации, обсуждались на 3-ей Международной конференции по оптическим материалам и устройствам (AOMD-З, Рига, Латвия, 2002 год), 9-ой Международной конференции по сегнетоэлектрическим жидким кристаллам (FLC-2003, Дублин, Ирландия, 2003 год), семинаре «Ленгмюровские пленки и ансамбли амфифильных молекул» в ИК РАН, конкурсах научных работ ИК РАН 2002 и 2003 года, семинарах лаборатории жидких кристаллов ИК РАН.

Публикации и вклад автора. По материалам диссертации опубликованы 4 печатных работы, сделано 3 доклада на международных конференциях. Основные результаты получены автором лично.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и списка литературы. В диссертации 136 страниц, 51 рисунок, 2 таблицы. Список литературы содержит 124 наименования.

Выражаю глубокую благодарность моему научному руководителю -доктору физико-математических наук Сергею Петровичу Палто, а также сотрудникам лаборатории жидких кристаллов ИК РАН, где была выполнена

настоящая работа, за постоянное внимание, всемерную поддержку и повседневную помощь в работе.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВВЕДЕНИЕ

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, определяются ее цели, кратко излагается содержание работы, приводятся основные результаты.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

Эта глава представляет собой обзор литературы по тонким полимерным сегнетоэлектрическим пленкам, ориентированию жидких кристаллов пленками, визуализации сегнетоэлектрических доменов с помощью ЖК и бистабильному переключению в ПС СЖК.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТ

Предметом исследования в диссертации были тонкие пленки сополимера винилиден фторида и трифторэтилена П(ВДФ/ТрФЭ) состава (70/30) и ЖК ячейки с ориентирующими слоями на основе этих пленок и пленок полиимида.

В первой части главы описаны использованные способы приготовления образцов сегнетоэлектрических пленок ЛБ для исследования динамики переключения спонтанной поляризации и ЖК ячеек с ориентирующими тонкими полимерными пленками для исследования электрооптических характеристик.

Во второй части рассмотрены аппаратура и экспериментальные методики. Были созданы следующие экспериментальные установки для измерений сегнетоэлектрического переключения пленок ЛБ: 1) методом Мерца; 2) методом нелинейной диэлектрической спектроскопии; 3) методом пироэлектрического эффекта. Для исследования электрооптических характеристик ЖК ячеек была создана установка на базе поляризационного микроскопа.

Третья часть посвящена описанию принципов математического моделирования электрооптических эффектов в ПС СЖК ячейках. Представлены уравнения, которые легли в основу компьютерной программы Ferroelectric LC Laboratory (FLCL) [6], с помощью которой была получена часть результатов, обсуждающихся в главе 5. Указаны отличия расширенного подхода, реализованного в FLCL, от известных в литературе упрощенных способов.

Кратко обсуждаются условия возникновения устойчивых состояний директора СЖК в ПС СЖК ячейках, наблюдаемых экспериментально.

ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СВЕРХТОНКИХ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК

Данная глава посвящена исследованию переключения спонтанной поляризации сегнетоэлектрических пленок ЛБ методом нелинейной диэлектрической спектроскопии.

Метод нелинейной диэлектрической спектроскопии основан на одновременном фазочувствительном детектировании первой и высших гармоник тока, которые взаимосвязаны с коэффициентами Ландау-Гинзбурга в выражении для свободной энергии сегнетоэлектрика.

Ранее сегнетоэлектрические полимерные пленки в основном приготавливались с помощью центрифуги или нанесения из раствора. Эти методы не позволяют получить сплошную пленку толщиной менее 50 нм. С применением метода ЛБ стало возможным изучать сегнетоэлектричество в сверхтонких пленках [1] толщиной порядка 1 нм, что фактически привело к открытию двумерного сегнетоэлектричества. Так, было показано, что пленки ЛБ, приготовленные из ЩВДФ/ТрФЭ), являются высококристалличными и проявляют выраженные сегнетоэлектрические свойства вплоть до толщин в несколько мономолекулярных слоев. Однако до сих пор изучение этих пленок не касалось деталей процесса переключения поляризации и продолжительности сохранения заполяризованных состояний.

На рис.1 приведены результаты исследования сегнетоэлектрических пленок ЛБ импульсным переключением при амплитуде поляризующего прямоугольного импульса равной 20 В. Так, состояние Р(-) достигаемое после приложения отрицательного импульса, менее предпочтительно, чем противополож-

Р(+)

, получаемое после приложения положительного импульса (положительное значение токового отклика на второй гармонике — Р г соответствует состоянию Р(-)). Из показанных данных легко видеть, что релаксация поляризации практически прекращается спустя 100 с после приложения поляризующего импульса. Стабильность метода НДС позволила проверить состояние поляризации по прошествии одной недели и убедиться в том, что значение остаточной поляризации изменилось незначительно.

1.5

1.0

Е 0.5

о 0.0

-0.5

- -1.0

-1.5

(1) т= 100 мс р(-)

12) — — т=10 мс

(3) т = 1 мс

'*■--- -

1 .

___________—-—..........—---—

-2— -

■

Р(+)

50

Ьс

100

Рис.1. Релаксация остаточной поляризации после поляризации пленки ЛБ одиночным прямоугольным импульсом различной длительности. Амплитуда импульса (/=+20 В для поляризации в состояние Р^ (отрицательные значения 11® для поля-

ризации в состояние Р(_). Кривые соответствуют длительности импульса: 1 - 100мс,2-10 ме,3-1 мс.

На рис.2 представлены данные, которые резюмируют результаты, полученные после исследования переключения различными импульсами, и иллюстрируют условия, накладываемые на амплитуду (ось абсцисс) и длительность (ось ординат) поляризующего импульса, необходимые для переключения между двумя состояниями поляризации: Р^ и Р^, т.е. после переключения положительным или отрицательным импульсом, соответственно (потенциал импульса отсчитывался по отношению к электроду на подложке). Данные на рис.2 соответствуют 10%-ному уровню остаточной поляризации относительно ее максимального значения. Четко видно, что состояния И Р'-* не эквивалентны. Переключение в состояние более эффективно, т.е. происходит при меньших амплитудах и длительностях поляризующего импульса по сравнению с переключением в аналогичное состояние Из представленных данных видно, что скорость переключения зависит от амплитуды импульса. Если амплитуда приложенного напряжения лишь немного выше соответствующей амплитуды коэрцитивного поля, времена переключения становятся очень большими. Переключение короткими импульсами, особенно важное для практических целей, требует сравнительно больших амплитуд напряжения. К тому же, в последнем случае, имеет место лишь частичное переключение.

Рис.2. Диаграммы переключения для двух состояний поляризации: Р(+) и Рн. Закрашенные площади определяют значения амплитуды и длительности импульса необходимые для переключения поляризации. Площадь над линией с окружностями соответствует переключению из состояния Р*""' в состояние Р(+), а площадь над линией с квадратами -переключению из состояния Р*+) в Р("'. Уровень остаточной поляризации равен 10% от достижимой остаточной поляризации (100%), получаемой после импульса длительностью 100 мс с амплитудой +20 В.

Объяснение полученных результатов проводилось с привлечением численного моделирования. Ранее было установлено, что многие сегнетоэлектри-ческие свойства пленок ЛБ хорошо описываются.теорией Ландау-Гинзбурга [7]. Однако объяснить полученную асимметрию переключения, оставаясь в рамках однородной модели Ландау-Гинзбурга без учета поверхностного взаимодействия, не представляется возможным. В рамках подхода Ландау-Гинзбурга нами предложена модель, учитывающая взаимодействие сегнето-электрического полимера с электродами, что позволяет понять асимметрию переключения. Однако исчерпывающего количественного согласия с экспериментом все же не получилось. Мы полагаем, что более полное описание сегне-тоэлектрического переключения может быть осуществлено только в рамках неоднородной модели, учитывающей векторные свойства параметра порядка сегнетоэлектрика. В работе сделаны первые шаги в построении такой модели, которая наряду со скалярным механизмом Ландау-Гинзбурга включает векторный механизм переключения, основанный на теории упругости Франка-Озеена для одноосного векторного поля. Сочетание двух механизмов переключения, позволяет объяснить наблюдаемую дисперсию времен и особенности переключения в сегнетоэлектрических пленках ЛБ.

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРООПТИКА СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОКИ НЖК

В этой главе представлены результаты исследования электрооптического отклика ячейки с НЖК, ориентированным полимерной сегнетоэлектрической пленкой.

Асимметричное электрооптическое переключение в гомеопланарной НЖК ячейке с сегнетоэлектрической полимерной пленкой ранее исследовалось в работе [4] лишь после поляризации сегнетоэлектрической пленки коронным разрядом. В рамках данной работы были проведены эксперименты, позволяющие существенно углубить понимание процесса переключения в гетеросистеме сегнетоэлектрическая пленка - НЖК.

Примеры электрооптического отклика ячеек с различными ориентирующими слоями показаны на рис.3. Наблюдение электрооптического отклика осуществлялось в скрещенных поляроидах поляризационного микроскопа. Положение с минимумом пропускания соответствует почти гомео-тропному состоянию молекул НЖК при подаче импульса напряжения. Планарное состояние НЖК соответствует различным уровням пропускания, так как оптическая фазовая задержка зависит от толщины- ячейки. Как видно на рис.3, ячейка с полиимид-ными ориентирующими слоями откликается одинаково на импульсы поля разного знака, а переходной ре-

Рис.3. Электрооптический отклик ячейки с лаксационный процесс завершается несегнетоэлектрическими полиимидными быстро (кривая 2). В системе, в кото- ориентирующими слоями (2), и ячейки со рой одна из ориентирующих пленок слоем сегнетоэлектрического полимера па

одпой поверхности и слоем полиимида на

сегнетоэлектрическая, наблюдается в

другой (3) на серию импульсов (1).

корне отличная ситуация. Электрооптический отклик асимметричен (см. рис.3, кривая 3). Скорость релаксации директора ЖК после импульса отрицательного знака резко замедляется и

характеризуется временами в единицы секунд. Таким образом, можно говорить о бистабильном поведении ЖК ячейки. Анализ показывает, что в данной системе существует два процесса, влияющих на электрооптику: первый процесс связан с изменением состояния поляризации сегнетоэлектрической пленки, а второй - с движением ионов и релаксацией поля внутри слоя ЖК.

Очень важно то, что на пленках сегнетоэлектрического полимера, полученных как методом ЛБ, так и центрифугированием из раствора, получена качественная однородная планарная ориентация молекул ЖК, что имеет значение для практического применения (рис.4б, в). Кроме того, нами впервые был использован способ поляризации пленки сегнетоэлектрика т эНи т.е. непосредственно в собранной ячейке, заправленной НЖК. Чтобы убедиться в том, что сегнетоэлектрик действительно поляризуется, ячейку поляризовали импульсом того или иного знака, а затем наблюдали, как в зависимости от знака импульса поляризации изменяется знак пироэлектрического эффекта (рис.4а). Факт поляризации был установлен этим методом на гибридной ячейке толщиной 8 мкм с сегнетоэлектрической полимерной пленкой толщиной 0,1 мкм и ЖК 5СВ.

Рис.4. Пироэлектрический ток (а) в гибридной ячейке со слоем сегнетоэлектрического полимера после поляризации ячейки in situ положительным (1) и отрицательным (2) импульсом амплитудой 70 В. Кривые 1 И 2 соответствуют тепловым импульсам. Текстуры в ячейке, наблюдаемые до (б) и сразу после (в) поляризации ячейки, где R - ось натирания.

ГЛАВА 5. БИСТАБИЛЬНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СЕГНЕТОЭЛЕКГРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ, ОРИЕНТИРОВАННЫХ ТОНКИМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ПЛЕНКАМИ

В данной главе описаны результаты исследования бистабильного электрооптического переключения в поверхностно-стабилизированных СЖК (ПС СЖК), ориентированных различными пленками. Задачей экспериментов было проверить результаты численного моделирования, нацеленного на выяснение роли параметров ориентирующих пленок в переключении ПС СЖК. В качестве ориентирующих слоев применялись как пленки полиимида, так и сегнетоэлектрические полимерные пленки ЛБ.

г) Д) е)

Рис.5. Текстуры наблюдаемые в «свежей» СЖК ячейке с тонкими полиимидпыми ориентирующими слоями (а, б, в) и после воздействия электрического поля (г, д, е). Текстуры наблюдаются в скрещенных поляроидах при различных ориентациях образца относительно оси поляризатора: а) -24°, б) 0°, в) +24°, г) -24°, д) 0°, е) +24°.

На рис.5 показаны типичные текстуры СЖК, которые наблюдались в «свежеприготовленных» образцах до (рис.5а-в) и после (рис.5г-е) приложения электрического поля. Текстуры на рис.5а-в соответствуют упаковке слоев СЖК типа «шеврон», когда плоскости слоев деформированы и наклонены по отношению к плоскости подложки. Текстуры на рис.5г-е соответствуют упаковке типа «букшелф», когда слои СЖК нормальны к подложке.

В зависимости от толщины ориентирующих слоев наблюдались три различных типа электрооптического переключения: а) в ячейках с толщиной ориентирующих слоев меньше 10 км наблюдается надежное бистабильное переключение (см. рис.66); б) в случае толстых ориентирующих слоев при

больших амплитудах прикладываемого напряжения наблюдается инверсная бистабильность (см. рис.бв); в) в ячейках с тонкими ориентирующими слоями при больших амплитудах прикладываемого напряжения наблюдается суперпозиция инверсного и нормального бистабильного переключения.

Численное моделирование динамики движения директора СЖК в ПС СЖК основано на решении уравнений Эйлера-Лагранжа в векторной форме для директора п с учетом силы трения определяемой тензором вязкости у:

^ = |[к:п(<й>п)2 + Кп (птога + 9о)2 + л:33 (п X го/ п - Ь)2 + А"4 (соз ^ - пк)2 ]+

- плотность свободной энергии в объеме СЖК слоя, которая состоит из плотности упругой энергии и энергии электрического поля, .АГц, К-&, Кц - константы упругости, - коэффициент упругости смектических слоев, отвечающий за сжимаемость слоев [6], У - термодинамический угол наклона (угол конуса) молекул в смектических слоях, Б; - индуцированный вклад в общую электрическую индукцию.

Из анализа данных численного моделирования и эксперимента нам удалось получить необходимоеусловие (критерий) инверсной бистабилъности:

где - диэлектрические проницаемости и удельные сопротивления

ориентирующей пленки и жидкого кристалла, соответственно. Нарушение условия (3) благоприятно для нормальной бистабильности. Хотя, соблюдение неравенства (3) не исключает нормальной бистабильности, которая действительно возможна при малой толщине ориентирующих пленок и дополнительных условиях, накладываемых на параметры жидкого кристалла и энергию сцепления. Важно подчеркнуть, что выражение (3) не содержит толщины ориентирующих слоев Таким образом, инверсная бистабильность может быть реализована даже в случае сравнительно тонких ориентирующих слоев.

Рис.6. Электрооптический отклик (б, в), измеренный при различных амплитудах внешнего напряжения (а) для СЖК ячеек ориентированных тонкими и толстыми полиамидными пленками: толщина полиимидного слоя на каждой поверхности равна 6 нм (б), кривые / и 2 относятся к амплитудам прикладываемого напряжения 30 и 60 В соответственно (бистабильное переключение наблюдается при U>15 В); толщина патиимидного слоя на каждой поверхности равна 40 нм (в), кривые 1, 2 и 3 относятся к амплитудам напряжения 4, 8 и 20 В, соответственно.

Физической причиной инверсной бистабильности является возникновение поля обратного знака при выключении управляющего импульса. Достаточное условие (динамический критерий) инверсной бистабильности формулируется следующим образом. Поскольку обратное поле действует на интервале времени г, то условие переключения СЖК слоя толщиной ¿2 и со спонтанной поляризацией Р> в течение этого интервала времени записывается так:

■«х

(4)

где у,, - вязкость СЖК, и^п, - амплитуда обратного напряжения на слое СЖК. Это значит, что переключение должно быть достаточно быстрым и закончиться до того, как инверсное поле полностью срелаксирует. Кроме того, с помощью программы FLCLy моделирующей электрооптический отклик в ПС СЖК, мы выяснили, что для наличия бистабильных состояний требуется существование

разницы между зенитальной и азимутальной энергиями, поверхностного сцепления.

Сравнение данных численного моделирования (рис.7) с экспериментальными данными (рис.6) показывает широкие возможности моделирования, позволяющего детально предсказывать электрооптический. отклик как для «букшелф», так и для «шевронной» СЖК текстур.

а)

-1— 0.0

0.2

—I— 0.4

—1—

0.6

0.8

://б>

—I—

1.0

Рис.7. Смоделированный

электрооптический отклик

(коэффициент пропускания Т) в зависимости от прикладываемого напряжения (а) в случае Е1Р1«5е2Р2 для «букшелф» (б) и «шевронной» (в) СЖК текстур. Кривые 1 и 2 на (б) соответствуют амплитудам прикладываемого напряжения 20 и 30 В. Кривые 1, 2, 3 и 4 на (в) соответствуют амплитудам напряжения 5,8,10 и 20 В.

Расчет был проведен для следующих параметров ориентирующих слоев: р|=ЗхЮ10Ом-см, 61=5 и толщина <Ь/2=40 нм на каждой поверхности.

и

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

• Методом нелинейной диэлектрической спектроскопии выполнены исследования дисперсии времен сегнетоэлектрического переключения и сохранения остаточной поляризации в полимерных пленках Ленгмюра-Блоджетт сополимера ПВДФ/ТрФЭ. Экспериментальные результаты проанализированы в рамках подхода Ландау-Гинзбурга. Выполнено численное моделирование переключения в сегнетоэлектрической пленке сополимера П(ВДФ/ТрФЭ) с учетом энергии поверхностного взаимодействия.

• Предложен новый подход для описания особенностей сегнетоэлектриче-ского переключения, основанный на учете пространственной неоднородности сегнетоэлектрических пленок. В этом подходе наряду с поверхностной энергией учитываются как скалярный, так и векторный механизмы взаимодействия внешнего поля с поляризацией сегнетоэлектрика.

• Исследованы особенности электрооптического переключения в системах, состоящих из ориентирующих сегнетоэлектрических пленок и слоя жидкого кристалла- Выяснено, что присутствие сегнетоэлектрической пленки П(ВДФ/ТрФЭ) внутри жидкокристаллической ячейки способно вызвать не только асимметрию электрооптического переключения, но и на порядки изменить времена релаксации директора жидкого кристалла.

• Впервые на сегнетоэлектрической пленке сополимера ЩВДФ/ТрФЭ) получена качественная планарная ориентация молекул нематического жидкого кристалла.

• Проведены детальные экспериментальные исследования и численное моделирование электрооптического переключения в сегнетоэлектрических жидких кристаллах, ориентированных тонкими пленками полиимида и сегнето-электрического полимера разной толщины.

• Впервые найдены необходимые и достаточные условия бистабильного переключения, а также сформулированы новые поверхностные условия существования бистабильных состояний в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

ЦИТИРУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. S. Palto, L. Blinov, A. Bune, E. Dubovik, V. Fridkin, N. Petukhova, K. Verk-hovskaya, S. Yudin. "Ferroelectric Langmuir-Blodgett Films". Ferroelectric Zert.,19,65(1995).

2. A. Bune, S. Ducharme, V. Fridkin, L. Blinov, S. Palto, N. Petukhova, S. Yudin. "Novel switching phenomena in ferroelectric Langmuir-Blodgett films". Appl.Phys.Lett., 67,3975 (1995).

3. H.A. Тихомирова, Л.И. Донцова, С.А Пикин, Л.А. Шувалов. "Визуализация динамики доменной структуры в коллинеарных сегаетоэлектриках". Письма вЖЭТФ, 24,37 (1979).

4. L.M. Blinov, S.P. Palto, S.V. Yakovlev, D.G. Sikhanilidze, "Asymmetric electro-optical switching of a nematic cell controlled by a corona poled ferroelectric polymer layer". Appl.Phys.Lett, 72,3377, (1998).

5. N.A. Clark, S.T. Lagerwall. "Submicron bistable electro-optic switching in liquid crystals". ApplPhys.Lett, 36,899 (1980).

6. СП. Палто. "О моделировании динамики и электрооптических эффектов в сегнетоэлектрических жидких кристаллах". Кристаллография, 48 (1), 145 (2003).

7. S. Ducharme, SJ\ Palto and. VM. Fridkin. Ferroelectric polymer Langmuir-Blodgett films. Handbook of Thin Films Materials, edited by RS.Nalwa, Academic Press, 3, Chapter 11, (2002).

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. A.R. Geivandov, S.P. Palto, S.G. Yudin, V.M. Fridkin, L.M. Blinov, S. Ducharme. "On bistable states retention in ferroelectric Langmuir-Blodgett films". Book of abstracts of 3rd International Conference AOMD-3,64 (2002).

2. A.R. Geivandov, S.P. Palto, S.G. Yudin, V.M. Fridkin, L.M. Blinov, S.Ducharme. "On bistable states retention in ferroelectric Langmuir-Blodgett films". Proc.SPIE, 5122, "Advanced optical materials", 219 (2003).

3. S.P. Palto, A.R. Geivandov, MI. Barnik, L.M. Blinov. "Inverse bistable switching in ferroelectric liquid crystals oriented by vinylidene-fluorude copolymer films." Book ofabstracts of9th International Conference FLC-2003, P-43 (2003).

4. S.P. Palto, A.R. Geivandov, M.I. Barnik, L.M. Blinov. "On a new role of alignment layers in bistable switching of ferroelectric liquid crystals. Numerical simulation and experimental results". Book of abstracts of 9th International Conference FLC-2003,0-20 (2003).

Соискатель

Принято к исполнению 22/04/2004 Исполнено 23/04/2004

Заказ № 146 Тираж: 100 экз.

ООО «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 Москва, Балаклавскийпр-т, 20-2-93 (095)318-40-68 www.autoreferat.ni

»2 - 7 4 0 2

ОЛОВНЫ^ ТТ^-Е^НХ^^Л Ф—#>——>••—MMW—wwwwh»»»»—>»••—«>«>>«»—•»>»

ГЛ^В^к 1 • JDfl^flP^.'D^PHblH ОБЗОР#м«м««ма«м*мм*м*«ммммм«мммптммм«м««м«*пмммм«

1.1. Тонкие полимерные сегнетоэлектрические пленки.

1.1.1. Пленки на основе сополимеров винилиден фторида.

Объемные пленки.

Пленки Ленгмюра-Блоджетт.

1.1.1. Нейлоны и другие сегнетоэлектрические полимеры.

1.1.3. Жидкокристаллические полимеры.

1.2. Ориентирование жидких кристаллов.

1.2.1. Способы ориентирования ЖК на поверхности.

1.2.2. Визуализация сегнетоэлектрических доменов.

1.3. Бистабильное переключение в сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

1.4. Резюме: цели и задачи исследования.

ГЛАВА 2» З^ОПЕРИ^^ЁНТ1 —

2.1. Приготовление образцов.

2.1.1. Приготовление тонких пленок.

Подготовка подложки и термическое напыление электродов.

Перенос молекулярных слоев сополимера П(ВДФ/ТрФЭ) с поверхности воды на твердые подложки по методу Ленгмюра-Блоджетт.

Метод центрифугирования.

2.1.2. Приготовление жидкокристаллических ячеек.

Ячейки НЖК.

Ячейки СЖК.

2.2. Аппаратура и методы измерений.

2.2.1. Установка для температурных измерений диэлектрических свойств тонких пленок.

Метод Мерца.

Метод нелинейной диэлектрической спектроскопии.

2.2.2. Установка для исследования электрооптических свойств жидкокристаллических ячеек.

2.2.3. Установка для измерения пироэлектрического эффекта.

2.3. Моделирование электрооптики СЖК.

2.3.1. Уравнения динамики для директора СЖК.

2.3.2. Энергия сцепления и «встроенное» электрическое поле.

ГЛАВА 3. ДИНАМИКА ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ СВЕРХТОНКИХ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК.

3.1. Введение.

3.2. Результаты измерений и их обсуждение.

3.2.1. Экспериментальные результаты.

3.2.2. Моделирование.

Общий подход.

Квази-однородная модель с учетом полярной поверхностной энергии.

Роль квадратичного члена поверхностной энергии.

Неоднородная модель.

3.3. Выводы.

ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРООПТИКА СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ПОЛИМЕРНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК И НЖК.

4.1. Введение.

4.2. Результаты измерений и их обсуждение.

4.3. Выводы.

ГЛАВА 5. БИСГАБИЛЬНОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЖИДКИХ КРИСТАЛЛОВ, ОРИЕНТИРОВАННЫХ ТОНКИМИ ПОЛИМЕРНЫМИ ПЛЕНКАМИ

5.1. Введение.

5.2. Результаты измерений и их обсуждение.

5.2.1. Экспериментальные результаты.

5.2.2. Критерии бистабильного переключения.

5.2.3. Результаты численного моделирования.

5.3. Выводы.

З^И^ЗВНЫЁ РЕЗУЛЬТАТЫ •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••

СТИЮ!^)]С ЛИТЕРАТУРЫ —•••••——•••—•——•—••——•——•—••••••—•••••———•••••••••——••••••••••

СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВДФ - винилиденфторид ЖК - жидкий кристалл ЛБ - Ленгмюр-Блоджетт ЛГ - Ландау-Гинзбург

НДС — нелинейная диэлектрическая спектроскопия НЖК - нематический жидкий кристалл

П(ВДФ/ТрФЭ) - сополимер винилиденфторида с трифторэтиленом

ПС - поверхностно-стабилизированный

СЖК - сегнетоэлектрический жидкий кристалл

СТМ - сканирующая туннельная микроскопия

СЭМ - силовая электронная микроскопия

ТГС - тригицинсульфат

ТрФЭ — трифторэтилен

ТеФЭ - тетрафторэтилен

УФ — ультрафиолет

ЭЛ - Эйлер-Лагранж

5СВ - пентилцианобифенил

FLCL - Ferroelectric Liquid Crystal Laboratory

PLLA - poly-L-lactic acid

PZT 30/70 - Pb(Zr0.3oTio.7o)

Диссертация посвящена исследованию систем на основе полимерных сегнетоэлектрических пленок и жидких кристаллов (ЖК).

Открытие явления сегнетоэлектричества в 1921 году положило начало новому крупному направлению в физике твердого тела. Изучение сегнетоэлектрических пленок предоставляет обширный материал для исследователей, занимающихся фундаментальными проблемами физики конденсированного состояния. Дело в том, что при уменьшении толщины пленки возникает ряд эффектов, исследование которых важно для углубления понимания физики конденсированного состояния. Так, например, в сверхтонких пленках граничные поверхности начинают оказывать существенное влияние на переключение поляризации.

Полимерные сегнетоэлектрические пленки легко изготавливать. Большинство классических сегнетоэлектриков — твердые монокристаллы или поликристаллические системы, чем часто и определяется сложность их приготовления в виде тонких пленок. Значительно проще формировать пленки из полимеров, среди которых встречаются, хотя и редко, сегнетоэлектрические. Интерес, проявляемый к этим материалам, связан также с их особым, отличающимся от кристаллов, микроскопическим механизмом сегнетоэлектричества.

Открытие в 1995 году в Институте Кристаллографии (РЖ) РАН (лаборатория жидких кристаллов) пленок Ленгмюра-Блоджетт (ЛБ) сегнетоэлектрического полимера винилиденфторида [1] позволило исследователям изучать сверхтонкие пленки сегнетоэлектриков. Метод ЛБ позволяет получать упорядоченные пленки некоторых органических веществ путем переноса на твердые подложки мономолекулярных слоев, образуемых этими веществами на поверхности воды. Толщина пленок ЛБ может быть столь мала, что можно развивать гигантские напряженности электрического поля внутри пленки (до 0,5-1 ГВ/м\ прикладывая к электродам лишь десятки вольт. Подобные напряженности сложно получить в толстых пленках из-за их неоднородности и, как следствие, неизбежности электрического пробоя. Метод ЛБ имеет ряд преимуществ, среди которых стоит выделить возможность контролировать толщину пленки по количеству последовательных переносов слоев с поверхности воды.

С начала исследования сегнетоэлектрических пленок ЛБ было установлено, что характер переключения поляризации в них в значительной степени отличается от переключения в объемных образцах [2]. Выяснилось, что коэрцитивное поле внутри пленки ЛБ на много порядков превышает известные для сегнетоэлектриков значения. Но, несмотря на интенсивные исследования свойств сегнетоэлектрических пленок ЛБ, до сих пор динамика переключения и продолжительности сохранения спонтанной поляризации в сверхтонких пленках не изучалась детально.

В данной работе предложена комбинированная модель для описания асимметрии переключения сегнетоэлектрика, наблюдаемой экспериментально. Асимметрия переключения объясняется различным взаимодействием сегнетоэлектрической пленки с граничными поверхностями. Модель основывается на представлении Ландау-Гинзбурга для свободной энергии сегнетоэлектрика.

Известно, что если на поверхность сегнетоэлектрического кристалла нанести тонкую пленку ЖК, то можно увидеть его доменную структуру [3, 73]. Блинов и соавторы [4] показали, что полимерная сегнетоэлектрическая пленка, поляризованная с помощью коронного разряда, вносит асимметрию в электрооптический отклик ЖК ячейки. В настоящей работе впервые показана возможность поляризации пленок сегнетоэлектрического полимера непосредственно (in situ) в ячейке заполненной нематическим жидким кристаллом (НЖК). Поляризованное состояние сохраняется длительное время. Преимущество применения полимерных пленок заключается в возможности получения однородных текстур и их высокой технологичности.

К другому объекту исследования сегнетоэлектричества относятся сами жидкие кристаллы. Речь идет о сегнетоэлектрических жидких кристаллах (СЖК). В 1980 году [5] был открыт эффект бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах (ПС СЖК). Самые первые исследования показали перспективность этого эффекта для создания бистабильных устройств (высокоскоростных дисплеев и пространственных модуляторов света с высокой разрешающей способностью). Экспериментально было выяснено, как влияет изменение ряда параметров СЖК и ориентирующих слоев на эффект переключения. Однако до сих пор существуют трудности в реализации дисплеев на основе СЖК. И одной из причин является то, что полная физическая картина эффекта переключения не ясна. В данной работе был проведен детальный анализ переключения СЖК, в том числе и на примере систем СЖК и тонких сегнетоэлектрических пленок; впервые выявлены принципиальные необходимые и достаточные условия бистабильного переключения, а так же поверхностные условия существования бистабильных состояний в ПС СЖК.

Цели и задачи работы:

• Изучение динамики переключения сверхтонких сегнетоэлектрических пленок Ленгмюра-Блоджетт в различных диапазонах электрических полей и температур.

• Исследование ориентирования нематических жидких кристаллов пленками сегнетоэлектрического полимера, а также влияния сегнетоэлектрической поляризации на оптические свойства НЖК ячейки.

• Исследование условий бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка литературы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Методом нелинейной диэлектрической спектроскопии выполнены исследования дисперсии времен сегнетоэлектрического переключения и сохранения остаточной поляризации в полимерных пленках ЛБ сополимера ПВДФ/ТрФЭ. Экспериментальные результаты проанализированы в рамках подхода Ландау-Гинзбурга. Выполнено численное моделирование переключения в сегнетоэлектрической пленке сополимера ЩВДФ/ТрФЭ) (70/30) с учетом энергии поверхностного взаимодействия. Предложен новый подход для описания особенностей сегнетоэлектрического переключения, основанный на учете пространственной неоднородности сегнетоэлектрических пленок. В этом подходе наряду с поверхностной энергией учитываются как скалярный, так и векторный механизмы взаимодействия между внешним полем и поляризацией сегнетоэлектрика.

Рассмотрены особенности электрооптического переключения в системах, состоящих из ориентирующих сегнетоэлектрических пленок и слоев жидких кристаллов. Выяснено, что присутствие сегнетоэлектрической пленки ЩВДФ/ТрФЭ) внутри жидкокристаллической ячейки сильно сказывается на электрооптическом отклике и может вызвать не только асимметрию переключения, но и на порядки изменить времена релаксации директора жидкого кристалла. Впервые на сегнетоэлектрической пленке сополимера ЩВДФ/ТрФЭ) получена качественная планарная ориентация молекул нематического жидкого кристалла.

Проведены детальные экспериментальные исследования и численное моделирование электрооптического переключения в сегнетоэлектрических жидких кристаллах, ориентированных тонкими пленками полиимида и сегнетоэлектрического полимера разной толщины. Получены необходимые и достаточные условия бистабильного переключения в поверхностно-стабилизированных сегнетоэлектрических жидких кристаллах. Сформулированы новые поверхностные условия существования бистабильных состояний.

1. S.Palto, L.Blinov, A.Bune, E.Dubovik, V.Fridkin, N.Petukhova, K.Verkhovskaya, S.Yudin. Ferroelectric Langmuir-Blodgett films. Ferroelectric Lett., 19, 65 (1995).

2. A.Bune, S.Ducharme, V.Fridkin, L.Blinov, S.Palto, N.Petukhova, S.Yudin. Novel switching phenomena in ferroelectric Langmuir-Blodgett films. Appl.Phys.Lett., 67,3975 (1995).

3. Y.Furuhata, K.Toriyama. New LC method for revealing ferroelectric domains. Appl.Phys.Lett., 23, 361 (1973).

4. L.M.Blinov, S.P.Palto, S.V.Yakovlev, D.G.Sikharulidze. Asymmetric electro-optical switching of a nematic cell controlled by a corona poled ferroelectric polymer layer. Appl.Phys.Lett., 72,3377 (1998).

5. N.A.Clark, S.T.Lagerwall. Submicron bistable electro-optic switching in liquid crystals. Appl.Phys.Lett., 36, 899 (1980).

6. K.Binder. Surface effects on phase transitions in ferroelectrics and antiferroelectrics. Ferroelectrics, 35, 99 (1981).

7. C.L.Wang, L.Zhang, W.L.Zhong, P.L.Zhang. Switching characters of asymmetric ferroelectric films. Phys.Lett.A, 254, 297 (1999).

8. K.Abe, N.Yanase, T.Kawakubo. Asymmetric switching of ferroelectric polarization in a heteroepitaxial ВаТЮз thin film capacitor. Jpn.J.Appl.Phys., 39,4059 (2000).

9. T.Furukawa. Ferroelectric properties of vinylidene fluoride copolymers. Phase transitions, 18,143 (1989).

10. T.T.Wang, J.M.Herbert, A.M.Glass. The Applications of Ferroelectric Polymers, Chapman and Hall, New York (1988).

11. H.Kawai, JpnJ.Appl.Phys., 8,975 (1969).

12. J.G.Bergman, J.H.McFee, G.R.Crane. Pyroelectricity and optical second harmonic generation in polyvinylidene fluoride films. Appl.Phys.Lett., 18, 203 (1971).

13. RG.Kepler, R.A.Anderson. Ferroelectricity in polyvinylidene fluoride. J.Appl.Phys., 49, 1232 (1978).

14. T.Takahashi, M.Date, E.Fukada. Dielectric hysteresis and rotation of dipoles in polyvinylidene fluoride. Appl.Phys.Lett., 37, 791 (1980).

15. T.Furukawa, M.Date, E.Fukada. Hysteresis phenomena in polyvinylidene fluoride under high electric field. J.Appl.Phys., 51,1135 (1980).

16. T.Yagi, M.Tatemoto and J.Sako. Transition behavior and dielectric properties in trifluoroethylene and vinylidene fluoride copolymers. Polym.J., 12, 209 (1980).

17. A.J.Lovinger. Ferroelectric transition in a copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene. Macromolecules, 16,1529 (1983).

18. K.Noda, K.Ishida, A.Kubono, T.Horiuchi, H.Yamada, K.Matsushige. Remanent polarization of evaporated films of vinylidene fluoride oligomers. J.Appl.Phys., 93,2866 (2003).

19. K.Noda, К. Ishida, T.Horiuchi, H.Yamada, K.Matsushige. Pyroelectricity of ferroelectric vinylidene fluoride-oligomer-evaporated thin films. JpnJ.Appl.Phys., 42, L1334 (2003).

20. A.V.Bune, V.M.Fridkin, S.Ducharme, L.M.Blinov, S.P.Palto, A.V.Sorokin, S.G.Yudin, A.Zlatkin. Two dimensional ferroelectric films. Nature, 391, 874 (1998).

21. T.Furukawa, M.Date, G.E.Johnson. Polarization reversal associated with rotation of chain molecules in P-phase polyvinylidene fluoride. J.Appl.Phys., 54,1540(1983).

22. H.Dvey-Aharon, T.J.Sluckin, P.L.Taylor. Kink propagation as a model for poling in poly(vinylidene fluoride). Phys.Rev.B, 21, 3700 (1980).

23. N.Takahashi, A.Odajima. On the structure of poly(vinylidene fluoride) under a high electric field. Ferroelectrics, 57, 221 (1984).

24. T.Furukawa, G.E.Johnson. Measurements of ferroelectric switching characteristics in polyvinylidene fluoride. Appl.Phys.Lett., 38, 1027 (1981).

25. К.А.Верховская. Допированные сегнетоэлектрические полимеры. Кристаллография, 39, 939 (1994).

26. K.Kimura, H.Ohigashi. Polarization behavior in vinylidene fluoride -trifluoroethylene copolymer thin films. Jpn. J.Appl.Phys., 25,383 (1986).

27. K.-I.Matsumoto, K.Maki. Molecular orientation in thin film grown on Au, Ag, A1 and Si substrates by vacuum evaporation of copolymer of vinylidene fluoride and tetrafluoroethylene. Ferroelectrics, 171,163 (1995).

28. A.Takeno, N.Okui, T.Kitoh, M.Muraoka, S.Umemoto, T.Sakai. Preparation and piezoelectricity of p-form poly(vinylidene fluoride) thin film by vapour deposition. Thin Solid Films, 202, 205 (1991).

29. A.Takeno, N.Okui, T.ICitoh, M.Muraoka, S.Umemoto, T.Sakai. Preparation and electrical properties of y-form poly(vinylidene fluoride) thin film by vapour deposition in the presence of an electric field. Thin Solid Films, 202, 213(1991).

30. H.Ohigashi, K.Omote, T.Gomyo. Formation of "single crystalline films" of ferroelectric copolymers of vinylidene fluoride and trifluoroethylene. Appl.Phys.Lett., 66, 3281 (1995).

31. Л.М.Блинов. Лэнгмюровские пленки. УФН, 155,443, (1988).

32. I.Langmuir. The constitution and fundamental properties of solids and liquids. J.Amer. Chem.Soc., 39, 1848 (1917).

33. S.Ducharme, S.P.Palto, V.M.Fridkin. Ferroelectric polymer Langmuir-Blodgett films. Handbook of Thin Films Materials, edited by H.S.Nalwa, Academic Press, Vol. 3, Chapter 11, (2002).

34. S.P.Palto, L.M.Blinov, V.F.Petrov, S.VJablonsky, S.G.Yudin, H.Okamoto, S.Takenaka. Mol.Cryst.Liq.Cryst., 326, 259 (1999).

35. G.Vizdrik, S.Ducharme, V.M.Fridkin, S.G.Yudin. Kinetics of ferroelectric switching in ultrathin films. Phys.Rev.B, 68, 094113 (2003).

36. Энциклопедия полимеров. M.: Сов. Энциклопедия, (1972-1977).

37. B.A.Newman, T.P.Sham, K.D.Pae. A high pressure x-ray study of nylon 11. J.Appl.Phys.t 48,4092 (1977).

38. J.W.Lee, Y.Takase, B.A.Newman, J.I.Scheinbeim. Ferroelectric polarization switching in nylon-11. J. of PolymerSci.B, 29, 273 (1991).

39. B.Z.Mei, J.I.Scheinbeim, B.A.Newman. The ferroelectric behavior of odd-numbered nylons. Ferroelectrics, 144, 51 (1993).

40. J.W.Lee, Y.Takase, B.A.Newman, J.I.Scheinbeim. Effect of annealing on the ferroelectric behavior of nylon-11 and nylon-7. J. of PolymerSci. B, 29, 279 (1991).

41. T.Itoh, H.Shimizu, M.Kitagawa, O.Yoshida, T.Konishi. Irreversible phase transition in nylon 6 crystal induced by ultrahigh electric field. JpnJ.Appl.Phys., 31, L355 (1991).

42. T.Itoh, T.Tanaka, T.Konishi. Ferroelectric hysteresis behavior and structural property of even-numbered nylon film. JpnJ.Appl.Phys., 34, 6164 (1995).

43. Y.Murata, K.Thunashima, N.Koizumi, K.Ogami, F.Hosokawa, K.Yokoyama. Ferroelectric properties in polyamides of w-xylylenediamine and dicarboxylic acids. Jpn.J.Appl.Phys., 32, L849 (1993).

44. Y.Murata, K.Tsunashima, N.Koizumi. Ferroelectric properties in polyamides of m-xylylenediamine and dicarboxylic acids. JpnJ.Appl.Phys., 34, 6458 (1995).

45. N.Koizumi. Ferroelectric behavior in polyamides constituted of ring systems. Ferroelectrics, 171, 57 (1995).

46. Y.Taj itsu, H.Ohigashi, A.Hirooka, A.Yamagishi, M.Date, T.Hattori, E.Fukada. Ferroelectric behavior in thin films of polyurea-5. JpnJ.Appl.Phys., 35,5199(1996).

47. Y.Tajitsu, M.Ishida, K.Ishida, H.Ohigashi, M.Date, E.Fukada. Ferroelectric behavior in thin films of polyurea-5. Jpn.JAppl.Phys., 36, L791 (1997).

48. J.Kobayashi, T.Asahi, E.Fukada, Y.Shikinami. Structural and optical properties of poly lactic acids. J.Appl.Phys., 77,2957 (1995).

49. Y.Tajitsu, M.Sukegawa, M.Kikuchi, N.Sudo, M.Kudo, T.Masuko, M.Date, E.Fukada. Piezoelectric poly-l-lactic acid film prepared by a new method. JpnJ.Appl.Phys., 42, 6172 (2003).

50. Q.Y.Pan, S.Tasaka, N.Inagaki. Ferroelectric behavior in poly-L-lactic acid. Jpn.J.Appl.Phys35, LI442 (1996).

51. B.Z.Mei, J.I.Scheinbeim, B.A.Newman. Ferroelectric polarization mechanism of the odd-numbered nylons. Ferroelectrics, 171,177 (1995).

52. S.Ikeda, T.Saito, M.Nonomura, T.Koda. Ferroelectric properties and polarization reversal phenomena in nylon-11. Ferroelectrics, 171, 329 (1995).

53. L.F.Brown, J.I.Scheinbeim, B.A.Newman. High frequency dielectric and electromechanical properties of ferroelectric nylon-11. Ferroelectrics, 171, 321 (1995).

54. L.A.Beresnev, L.M.Blinov, M.A.Osipov, S.A.Pikin. Ferroelectric liquid crystals. Mol.Cryst.Liq.Cryst., 138A, 1 (1988).

55. П. ле Барни, Ж.Дюбуа. Жидкокристаллические гребнеобразные полимеры, образующие киральные смектические С фазы. В книге Жидкокристаллические полимеры с боковыми мезогенными группами. под ред. К.Макардла. М.: Мир, (1992).

56. M.V.Kozlovsky, L.A.Beresnev. Ferroelectric liquid crystalline polymers. Phase transitions, 40,129 (1992).

57. S.Pfeiffer, R.Shashidhar, T.L.Fare, J.Naciri, J.Adams, R.S.Duran. Ferroelectricity in a Langmuir-Blodgett multilayer film of a liquid crystalline side-chain polymer. Appl.Phys.Lett., 63,1285 (1993).

58. F.Reinitzer. Z.Phys.Chem., 9, 241 (1888).

59. O.Lehmann. Z.Phys. Chem., 4,262 (1889).

60. Л.М.Блинов. Электро- и магнитооптика жидких кристаллов. Наука, (1978).

61. J.E.Proust, L.Ter-Minassian-Saraga, E.Guy on. Orientation of a nematic liquid crystal by suitable boundary surfaces. Sol.St.Comm., 11, 1227 (1972).

62. P.E.Dyer, R.Farley. Periodic surface structures in the excimer laser ablative etching of polymers. Appl.Phys.Lett., 57, 765 (1990).

63. K.Ichimura, Y.Suzuki, T.Seki, A.Hosoki, K.Aoki. Reversible change in alignment mode of nematic liquid crystals regulated photochemically by command surfaces modified with an azobenzene monolayer. Langmuir, 4, 1214(1988).

64. X.Lu, Q.Lu, Z.Zhu, J.Yin, Z.Wang. Laser induced periodic structure on lecithin-doped polyimide film surface and its ability to align liquid crystal molecules. Polymer, 44,4501 (2003).

65. V.V.Galtsev, N.A.Nedostup, N.R.Ivanov, N.A.Tikhomirova, Ferroelectrics, 111,217(1990).

66. J.Hatano, R.LeBihan, F.Aikawa, F.Mbama, Ferroelectrics, 106, 33 (1990).

67. NA.Tikhomirova, A.V.Ginzberg, S.P.Chmnakova, M.D.Volnyanskii, M.Polomska, P.V.Adomenas, Ferroelectrics Lett., 13, 81 (1991).

68. В.НАнисимова, НА.Тихомирова, Л.А.Шувалов, Тезисы XI Всесоюзного совещания по сегнетоэлектричеству, Ростов-на-Дону, 1, 144 (1979).

69. N.A.Tikhomirova, L.A.Shuvalov, A.I.Baranov, A.R.Karesev, L.I.Dontsova, E.S.Popov, A.V.Shilnikov, L.G.Bulatova, Ferroelectrics, 29, 51 (1980).

70. M.Polomska, RJakubas, Ferroelectrics, 106, 57 (1990).

71. J.F.Hubbard, H.F.Gleeson, RW.Whatmore, C.P.Shaw, Q.Zhang. Coupling of the remanent polarisation in thin film oxide ferroelectrics with nematic liquid crystals. J.Mater.Chem., 9,375, (1999).

72. НА.Тихомирова, Л.И.Донцова, С.А.Пикин, Л.А.Шувалов. Визуализация динамики доменной структуры в сегнетоэлектрических кристаллах. Письма в ЖЭТФ, 29,37 (1978).

73. НА.Тихомирова, Л.И.Донцова, СА.Пикин, ЛА.Шувалов. Визуализация динамики доменной структуры в коллинеарных сегнетоэлектриках. Письма в ЖЭТФ, 24,37 (1979).

74. N.A.Tikhomirova, S.A.Pikin, LA.Shuvalov et al. Visualisation of static and the dynamics of domain structure in triglycine sulfate by LC. Ferroelectrics Lett., 29, 145 (1980).

75. Л.И.Донцова, Л.Г.Булатова, Э.С.Попов и др. Закономерности динамики доменов в процессе переполяризации кристаллов ТГС. Кристаллография, 27,305 (1982).

76. Н.А.Тихомирова, А.В.Гинзберг, Л.И.Донцова и др. Влияние условий компенсации поверхностных зарядов на процесс переполяризации кристалла триглицин сульфата в сэндвиче с НЖК. Кристаллография, 30, 330(1985).

77. Н.А.Тихомирова, С.П.Чумакова, А.В.Гинзберг, и др. Использование ЖК для изучения процесса переполяризации сегнетоэлектриков. Кристаллография, 32,143 (1987).

78. М.Г.Томилин. Взаимодействие жидких кристаллов с поверхностью. С.-Пб.: Политехника, (2001).

79. S.T.Lagerwall. Can liquids be macroscopically polar? J.Phys.: Condens.matter, 8, 9143 (1996).

80. R.B.Meyer, L.Liebert, L.Strzelecki, P.Keller. Ferroelectric liquid crystals. J.Physique Lett., 36, L-69 (1975).

81. С.А.Пикин, В.Л.Инденбом. Термодинамические состояния и симметрия жидких кристаллов. УФН, 125, 251 (1978).

82. S.T.Lagerwall, N.A.Clark, J.Dijon, J.F.Clerc. Ferroelectric liquid crystals: the development of devices. Ferroelectrics, 94,3 (1989).

83. J.Kanbe, H.Inoue, A.Mizutome, Y.Hanyuu, K.Katagiri, S.Yoshihara. High resolution, large area FLC display with high graphic performance. Ferroelectrics, 114, 3 (1991).

84. H.Furue, H.Yokoyama. Polymer-stabilized antiferroelectric liquid crystals. JpnJ.Appl.Phys., 42, 6180 (2003).

85. N.A.Clark, S.T.Lagerwall. Submicron bistable electro-optic switching in liquid crystals. Appl.Phys.Lett., 36, 899 (1980).

86. Ю.П.Панарин, Е.П.Пожидаев, М.И.Барник. Бистабильность в сегнетоэлектрических жидких кристаллах. Мол.Материалы, 1,38 (1991).

87. H.-W.Kim, M.-H.Kim, J.-D.Kim. Switching behaviors of ferroelectric liquid crystal cells with polyimide alignment layer. Synthetic metals, 117, 263 (2001).

88. K.H.Yang, T.C.Chieu, S.Osofsky. Depolarization field and ionic effects on the bistability of surface-stabilized ferroelectric liquid crystal devices. Appl.Phys.Lett., 55, 125 (1989).

89. K.H.Yang, T.C.Chieu. Dominant factors influence the bistability of surface-stabilized ferroelectric liquid crystal devices. JpnJ.Appl.Phys., 28, LI599 (1989).

90. T.C.Chieu, K.H.Yang. Effect of alignment layer conductivity on the bistability of surface-stabilized ferroelectric liquid crystal devices. Appl.Phys.Lett., 56, 1326(1990).

91. С.Г.Юдин. Полярные ленгмюровские пленки — получение и свойства. дисс.д.т.н., Москва (1995).

92. А.В.Сорокин. Получение и исследование монослоев и тонких пленок сегнетоэлектрического полимера, дисс. к.ф.-м.н., Москва (1997).

93. С.П.Палто. Эффекты молекулярного поля в пленках Ленгмюра-Блоджетт: оптика и пггарк-спектроскопия, дисс. д.ф.-м.н, Москва (1998).

94. S.G.Yudin, S.P.Palto, V.A.Khavrichev, S.V.Mironenko, M.LBarnik. Equipment for the Preparation of Polar and Heterogeneous Langmuir-Blodgett Films, Thin Solid Films, 210/211, 46 (1992).

95. M.I.Barnik, V.V.Lazarev, E.E.Maltzev, N.M.Shtykov. Liquid crystal alignment by doped polymer films. Mol. Mat., 6,129 (1996).

96. H.A.van Sprang. Combined tilt and thickness measurements on nematic liquid crystal samples. Mol.Cryst.Liq.Cryst., 199, 19 (1991).

97. S.Palto, R.Barberi, M.Iovane, V.V.Lazarev, L.M.Blinov. Measurenebts of zenithal anchoring energy of nematics at the planar interface in hybrid cells. Mol.Materials, 11, 4,277 (1999).

98. WJ.Merz. Switching time in ferroelectric ВаТЮз and its dependence on crystal thickness. J.Appl.Phys., 27, 938 (1956).

99. С.П.Палто. Г.Н.Андреев, Н.Н.Петухова, С.Г.Юдин, Л.М.Блинов. Об измерении коэффициентов Ландау в сегнетоэлектриках методом нелинейной диэлектрической спектроскопии. ЖЭТФ, 117, No.5, 1003 (2000).

100. С.П.Палто. Алгоритм решения оптической задачи для слоистых анизотропных сред. ЖЭТФ, 119(4), 638 (2001).

101. S.P.Palto, L.M.Blinov, F.V.Podgornov, W.Haase. Modelling electro-optical effects in ferroelectric liquid crystals: basic equations and experimental tests. Mol.Cryst.Liq.Cryst. (в печати) (2003).

102. L.M.Blinov, S.P.Palto, F.V.Podgornov, H.Moritake, W.Haase. Hysteresis-free electro-optical switching in conductive ferroelectric liquid crystals: experiments and modelling. Liq.Cryst., 31 (1), 61 (2004).

103. С.П.Палто. О моделировании динамики и электрооптических эффектов в сегнетоэлектрических жидких кристаллах. Кристаллография, 48 (1), 130 (2003).

104. N.A.Clark, S.T.Lagerwall. «Introduction to ferroelectric liquid crystals» in book Ferroelectric Liquid Crystals: principles, properties and applications, Eds. J.W.Goodby et al, OPA (Amsterdam), Gordon and Breach Science Publishers S.A. (1991).

105. Yu.P.Panarin, S.T.MacLughadha, J.K.Vij. In-plane anchoring energy in ferroelectric liquid crystals: Evidence for its existence and measurement. Phys.Rev.E, 52, R17 (1995).

106. L.M.Blinov, S.P.Palto, A.A.Udalyev, S.G.Yudin. Measurements of local fields of molecular dipoles in Langmuir-Blodgett films. Thin Solid Films, 179, 351 (1989).

107. Л.М.Блинов, В.М.Фридкин, С.П.Палто, А.В.Буне, П.А.Даубен, С.Дюшарм. Двумерные сегнетоэлектрики. Усп.Физ.Наук, 170,247 (2000).

108. С.П.Палто, А.М.Лотонов, К.А.Верховская, Г.Н.Андреев, Н.Д.Гаврилова. Фазовые переходы и низкочастотная диэлектрическая дисперсия в сегнетоэлектрических пленках Ленгмюра-Блоджетт сополимера винилиденфторида с трифторэтиленом. ЖЭТФ, 117 (2), 342 (2000).

109. В.В.Гладкий, В.А.Кирйков, С.В.Нехлюдов, Е.С.Иванова. Медленная релаксация полидоменного сегнетоэлектрика в слабых электрических полях. ФТТу 39 (2), 353 (1997).

110. В.В.Гладкий, В.А.Кириков, Т.А.Волк, Л.ИИвлева. Особенности кинетики поляризации релаксорного сегнетоэлектрика. ЖЭТФ, 120 (3), 678(2001).

111. ИЗ. Т.Р.Волк, Д.В.Исаков, Л.И.Ивлева. Процессы поляризации кристаллов ниобата бария-стронция в импульсных полях. Ф7Т, 45, 1463 (2003).

112. T.Volk, D.Isakov, L.Ivleva, M.Wohlecke. Ferroelectric switching of strontium-barium-niobate crystals in pulsed fields. Appl.Phys.Lett., 83, 2220 (2003).

113. L.M.Blinov, V.M.Fridkin, S.P.Palto, A.V.Sorokin, S.G.Yudin. Ferroelectric polymer Langmuir films. Thin Solid Films, 284-285,469 (1996).

114. S.T.Lagerwall. «Ferroelectric Liquid Crystals» in Handbook of Liquid Crystals edited by D.Demus, J.Goodby, G.W.Gray, H.-W.Spiess, V.Vill, 2B, Wiley-VCH (1998).

115. R.Barberi, I.Dozov, M.Giocondo, M.Iovane, Ph.Martinot-Lagarde, D.Stoenescu, S.Tonchev, L.V.Tsonev. Azimuthal anchoring of nematic on undulated substrate: Elasticity versus memory. Eur.Phys.J.B, 6, 83 (1998).

116. C.W.Oseen. Arkin.Mat.Astron.Fysik A, 19,1 (1925).

117. F.C.Frank. Discuss.Faraday Soc., 25, 19 (1958).

118. K.Yoshino, M.Ozaki, Y.Hosono, S.Ichihara. Characteristics of ferroelectric liquid crystal sandwiched between drawn and poled polyvinylidene fluoride thin films. Jpn.J.Appl.Phys., 27, L129 (1988).

119. В.В.Беляев, А.Б.Кузнецов, А.Ю.Калашников. Бистабильное переключение света жидкокристаллическими ячейками, последовательно соединенными с сегнетоэлектрическими кристаллами ТГС. Оптический журнал, 66 (6), 118 (1999).

120. S.T.MacLughadha, Yu.P.Panarin, J.K.Vij. Mol.Cryst.Liq.Cryst., 263, 169 (1995).

121. A.R.Geivandov, S.P.Palto, S.G.Yudin, V.M.Fridkin, L.M.Blinov, S.Ducharme. On bistable states retention in ferroelectric Langmuir-Blodgett films. Proc.SPIE, 5122, Advanced optical materials, 219 (2003).