Термоиндуцированные процессы переключения в ниобийсодержащих фоторефрактивных сегнетоэлектриках ниобате лития и ниобате бария стронция тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

ЗАЗНОБИН Тимофей Олегович

ТЕРМОИНДУЦИРОВАННЫЕ ПРОЦЕССЫ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В НИОБИЙСОДЕРЖАЩИХ ФОТОРЕФРАКТИВНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ НИОБАТЕ ЛИТИЯ И НИОБАТЕ БАРИЯ СТРОНЦИЯ

01.04.07 — физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Тверь-2005

Работа выполнена на кафедре физики сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков Тверского государственного университета;

Научный руководитель:

кандидат физико-математических наук, доцент Педько Б.Б.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Резниченко Л. А.

кандидат физико-математических наук, доцент Некрасова Г.М.

Ведущая организация: Московский государственный институт

радиотехники, электроники и автоматики. Технический университет.

Защита состоится 2.И 1)б-1< А 2005 г. в /3 ~ часов на заседании

диссертационного совета К 212.263.04 в Тверском государственном университете по адресу: 170002, г. Тверь, Садовый пер., 35.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ТвГУ. Автореферат разослан 22 2005 г.

Ученый секретарь ц

диссертационного совета --> М.Б. Ляхова

' ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. Сегнетоэлектрические кристаллы характеризуются наличием в определенном температурном интервале спонтанной поляризованное™ наличие которой обуславливает комплекс оптических и электрооптических свойств. Это позволяет интенсивно и успешно использовать данные кристаллы в качестве твердотельных квантовых источников света в оптоэлектроники, устройств для управления ядерным излучением -модуляции, отклонения, преобразования частот. В тоже время наличие Рг в сегнетоэлектриках приводит к возникновению доменной структуры, нелинейных электрофизических свойств, которые существенным образом изменяют параметры оптоэлектронных устройств на основе данных материалов при их эксплуатации.

Сегнетоэлектрические кристаллы широко используются в качестве фо-торегистрирующих сред для записи голограмм. Как правило, для повышения чувствительности материалов используют легирование кристаллов, что приводит к изменению условий экранирования Р„ и увеличению подвижности доменных границ при различных внешних воздействиях.

В настоящее время известно достаточно много оптических сегнето-электрических кристаллов. Особое место среди них занимают кристаллы ниобата бария стронция, относящегося к классу сегнетоэлектриков-релаксоров и ниобат лития.

Ниобат лития занимает особое место в ряду кристаллов, используемых в оптоэлектронике для широкополосной эффективной модуляции, отклонения, коммутации, частотного преобразования световых пучков, благодаря ряду уникальных оптических, электрооптических и других свойств. Он относится к высококоэрцитивным соединениям, «замороженным» сегнето-электрикам. Традиционно считается, что его доменная структура слабо подвержена перестройке в глубокой сегнетофазе. Поэтому особые требования предъявляются к качеству данных кристаллов, температурной стабильности свойств в рабочем интервале температур (20 - 200)°С.

В тоже время известно, что в этом интервале температур наблюдаются максимумы следования тепловых скачков Баркгаузена и многочисленные скачкообразные изменения оптических свойств кристаллов 1лМЮ3. Эти скачки связаны с изменением двупреломления локальных областей кристалла, вызванных скачкообразными изменениями внутренних локальных электрических полей.

Введение примесей может существенно менять чувствительность доменной структуры к внешним воздействиям. Широкое использование легированных кристаллов 1лТЧЬ03 в качестве фоторефрактивной среды делает актуальным изучение влияния примесей на термоиндуцированную подвижность доменной структуры в рабочем интервале температур. Поэтому

рос национальна ■< 1 библиотека

1М» £

исследование доменной структуры, динамики и кинетики процессов переключения в кристаллах 1л>1ЬОз под воздействием температуры, а также исследование взаимосвязи скачкообразных процессов изменения оптической однородности, индуцированных изменением температуры, внешним электрическим полем и другими факторами, с сегнетоэлектрическим переключением (скачками переполяризации) имеет не только прикладное, но и общетеоретическое значение. Эти исследования целесообразно проводить на кристаллах ЫИЬОз легированных фоторефрактивной примесью Ре и примесью так как в них наблюдалось снижение коэрцитивного поля и большая подвижность доменных стенок.

Кристаллы твердых растворов ниобата бария стронция ЗГхВа^М^Об (БВК) относится к сегнетоэлектрикам-релаксорам. Высокие электрооптические коэффициенты (превышающие электрооптические коэффициенты кристаллов группы дигидрофосфата калия и ниобата лития), высокие пиро-и пьезоэлектрические коэффициенты и т.д. выдвигают БВЫ в число весьма перспективных материалов для различных применений. Широкие практические возможности и удобство дня фундаментальных исследований кристаллов БВЫ обусловлены, прежде всего, сильной зависимостью оптических и диэлектрических свойств от вводимых примесей. Поэтому оптимизация параметров вВЫ путем подбора примесей является одной из актуальных задач.

Кристаллы вВЫ, легированные примесями Се и Сг, широко используются для записи динамической голографии, а также в качестве среды для оптической голографической памяти, поскольку добавление данных примесей приводит к значительному повышению фоторефрактивной чувствительности кристаллов. К примеру, при введении примеси Се обнаружено увеличение фоторефрактивной чувствительности на два порядка, а БВИ с примесью Сг показывает намного большую скорость отклика фоторефракции, чем кристаллы с другими примесями. В связи с этим исследование влияния примесей Се и Сг и их комбинации (двойного легирования) на сегнетоэлектрические свойства кристаллов БВК является весьма перспективным. Особый интерес представляют исследования термоиндуцирован-ных процессов переключения в кристаллах БВНгСе.Сг, а также их связи с реальной структурой кристалла.

Введение фоторефрактивных примесей смещает точку фазового перехода и интенсифицирует процессы происходящие в кристаллах, а также изменяет внутренние деполяризующие поля в объеме кристалла, которые, в свою очередь, изменяют условия экранирования спонтанной поляризации.

В свете вышесказанного представляется интересным и актуальным поиск общих закономерностей влияния фоторефрактивных примесей на особенности термоиндуцированного переключения в сегнетоэлектрических

кристаллах LiNb03 и SBN, принадлежащих к кислородно-октаэдрическим соединениям.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование влияния фоторефрактивных примесей на термоиндуцированные скачкообразные процессы переключения в сегнетоэлектрических монокристаллах LiNb03 я SBN, относящихся к кислородно-октаэдрическим соединениям.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

- Комплексное исследование термоиндуцированных скачкообразных процессов , в том числе теплового эффекта Баркгаузена в кристаллах LiNb03, относящихся к «замороженным» сегнетоэлектрикам, в интервале температур (10 - 150)°С.

- Установление особенностей протекания теплового эффекта Баркгаузена в сегнетоэлектриках-релаксорах на примере модельного кристалла SBN.

- Изучение механизмов термоиндуцированных процессов и их связи с реальной структурой в кристаллах LiNb03 и SBN.

- Изучение влияния фоторефрактивных примесей и установление общих закономерностей на протекание термоиндуцированных скачкообразных процессов переключения в кислородно-октаэдрических соединениях на примере кристаллов LiNb03 и SBN.

В качестве методов исследования как чистых образцов, так и в легированных примесями металлов, использовались методом теплового эффекта Баркгаузена, поляр изационно-оптическим методом. Исследование доменной структуры проводилось методом химического травления.

Объекты исследования. Объектами исследования являлись кристаллы ниобата лития (LiNb03), как чистые, так и с примесью Zn и Fe и кристаллы ниобата бария стронция - Sr0.6iBao.39Nb2O6 (SBN): SBN:0.6l, SBN:0.61-Ce, SBN:0.61-Cr, SBN:0.61-Ce+Cr. Все кристаллы выращены методом Чох-ральского. Для легирования примесями в расплав вводились оксиды соответствующих металлов. Указанная в работе концентрация примесей соответствует концентрации примеси в расплаве, используемом при росте кристалла. Исследования проводились на монокристаллических образцах в виде плоскопараллельных пластин, вырезанных как перпендикулярно так и параллельно сегнетоэлекгрической оси. Пластины ориентированы с отклонением не более IS'.

Кристаллы SBN были выращены на физическом факультете университета г. Оснабрюк (ФРГ) в лаборатории роста кристаллов под руководством профессора Р. Панкрата. Концентрация примесей указана в ед. ррт, что соответствует Ю"*ат.%.

Кристаллы 1л№>03, выращены в Институте физики твердого тела и полупроводников АН БССР и МГУ. Концентрация примеси 2п указана в молярных процентах, а примеси Ре - в атомарных.

Научная новизна. Впервые исследованы термоиндуцированные скачкообразные процессы переключения в кристаллах сегнетоэлектрика-релаксора ниобата бария стронция как чистых, так и с примесями Се, Сг и двойным легированием (Се+ Сг) методом ТЭБ.

Установлено, что поведение ТЭБ в БВК является не характерным, что проявляется в следовании скачков Баркгаузена в области температур намного превышающим температуру максимума диэлектрической проницаемости.

Показано, что введение фоторефрактивных примесей изменяет закономерности протекания ТЭБ, а также инициирует возникновение новых механизмов импульсов переключения, при этом размывается максимум на температурной зависимости скорости следования скачков Баркгаузена.

Впервые проведено широкое исследование термоиндуцированных импульсов переключения как чистых кристаллов ЬПЧЬОэ так и в и№>03:Ре 1л№>03:2п, а также проведено сравнение механизмов возникновения скачков Баркгаузена и скачкообразных изменений оптической неоднородности в данных материалах.

Установлены общие закономерное™ влияния фоторефрактивных примесей на термоиндуцированные процессы переключения в кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриках - 1лЫЬ03 и БВК

Практическая значимость. Кристаллы ниобта лития и ниобата бария стронция являются базовыми материалами оптоэлектроники. Это выдвигает особые требования к стабильности их свойств в рабочем интервале температур. Результаты диссертационной работы могут применяться в опто-электронной промышленности для улучшения экеппутационных характеристик при создании элементов и устройств на основе 1лМ)03 и вВЫ.

Основные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты исследования термоиндуцированных процессов переключения кристаллов 1л"М>Оз в интервале температур (10 - 150)°С, обнаружены закономерности протекания теплового эффекта Баркгаузена (ТЭБ), которые заключаются в наличии двух экстремумов на зависимости N (Т) в указанном интервале температур и существовании «пороговое» поле (-750 В/см), до которого наблюдается лишь единичные скачки переполяризации. Значение этого поля падает при повторных циклах нагрева.

2. Результаты исследований влияния примесей Та и Ре на термоиндуцированные процессы переключения в кристаллах 1лМЬ03, которые интенсифицируют перестройку доменной структуры, снижает величину «порогово-

го» поля, увеличивает скорость следования скачков Баркгаузена в исследуемом интервале температур.

Увеличение концентрации Zn (5 мол. % и выше - нефоторефрактивные примеси) приводит к подавлению процессов перестройки доменной структуры, вызванных изменением температуры по отношению к кристаллам с малой концентрацией Zn. Установлена одинаковая природа механизмов возникновения скачков Баркгаузена и скачкообразных изменений оптической неоднородности, в то же время параметры этих скачков различны.

3. Результаты исследований термоиндуцированных процессов переполяризации в кристаллах SBN и обнаруженные закономерности протекания этих процессов: интервал следования скачков составляет (20 - 130)°С, температура максимума скорости следования импульсов переключения соответствует температуре максимума диэлектрической проницаемости (Т~ 80°С), при этом скачки Баркгаузена следуют и при более высоких температурах.

4. Результаты исследований влияния фоторефрактивных примесей Се и Сг, отжига и поляризации на термоиндуцированные процессы переключения кристаллов SBN, из которых следует, что введение примесей облегчает процессы переключения в SBN, при этом каждая примесь инициирует различные механизмы возникновения скачков Баркгаузена и увеличивает интервал наиболее интенсивной перестройки доменной структуры: в кристаллах SBN:Ce и SBN:(Ce+Cr) два максимума на зависимости N (Т) , тогда как в SBN:Cr и чистом SBN эта кривая имеет лишь один максимум.

5. Обнаружены общие закономерности влияния примесей металлов на термоиндуцированные процессы переключения (ТЭБ) в кристаллах LiNb03 и SBN, принадлежащих классу кислородно-октаэдрических соединений, заключающееся в интенсификации перестройки доменной структуры при термическом воздействии, расширении температурного интервала следопя-ния скачков переключения и снижении порогового поля.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на: 5-й Международной конференции «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», г. Александров: ВНИИСИМС, 2001 г.; XVI Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков ВКС- XVI, г. Тверь, сентябрь 2002 г.; Семинаре, посвященном памяти В.М. Рудяка «Процессы переключения в сегнетоэлектриках и сегнетоэластиках», г. Тверь, сентябрь 2002 г.; Международной научно-практической конференции «Пьезотехника - 2003», Москва: МИРЭА, ноябрь 2003 г.; The International Jubilee Conference "Single Crystals and their Application in the XXI century - 2004", г. Александров, ВНИИСИМС, июнь 2004 г.; the XXI International Conference "Relaxation Phenomena in Solids", г. Воронеж, октябрь 2004 г.; V Международной науч-

но-технической школе-семинаре «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления» в рамках научно-технического форума «Высокие технологии - 2004», г. Ижевск: ИжГТУ, ноябрь 2004 г.; Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, Москва: ИК РАН, декабрь 2004 г.; XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, г. Пенза, июнь 2005 г.

Публикации и вклад автора. Основные результаты исследований отражены в 7 работах, написанных в соавторстве. Автором получены все основные экспериментальные результаты, выполнены расчёты физических параметров, проведена интерпретация экспериментальных данных.

Диссертационная работа выполнена в рамках исследований, проводимых на кафедре физики сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков ТвГУ, в соответствии с координационными планами РАН и Головного совета по физике сегнетоэлектриков и диэлектриков по проблеме «Физика твердого тела» (разделы 1.З.9.2.; 1.З.9.5.; 1.3.9.6.; 1.З.Ю.2.). Работа поддерживалась Российским Фондом Фундаментальных Исследований: проекты № 98-0216624 и № 00-02-16384, где автор являлся исполнителем.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии, содержит 82 рисунков, 4 таблицы. Библиография включает 121 наименование. Общий объём диссертации 137 страниц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, основные положения, выносимые на защиту, показаны научная новизна и практическая значимость полученных результатов.

Первая глава представляет собой обзор известной литературы по структуре, оптическим и сегнетоэлектрическим свойствам кристаллов ниобата лития (1лЫЪОз) и ниобата бария стронция (8В>1), а также методам исследований данных материалов. Приводятся сведения о структуре данных кристаллов, фазовом переходе и процессах переполяризации этих соединений. В обзоре также обсуждены общие закономерности импульсного переключения сегнетоэлектриков. На основе анализа литературных данных обосновывается постановка задач исследований.

В настоящем обзоре рассмотрены общие закономерности и механизмы эффекта Баркгаузена, который дает возможность судить о закономерностях перестройки доменной структуры кристалла в целом, разновидности этого эффекта, такие как скачки поляризации, вызываемые освещением и, особенно, тепловой эффект Баркгаузена (ТЭБ) и некоторые результаты использования его в качестве метода исследования процессов переполяризации сегнетоэлектриков [1].

Приведена краткая характеристика свойств кристаллов ЬПЧЬ03 и БВ!^.

Кристалл 1ЛМЬ03 имеет фазовый переход в районе 1210 °С. При этом ряд авторов указывают на аномалии электрофизических характеристик и оптических свойств ниобата лития в глубокой сегнетофазе, в частности, в интервале температур (20-200)°С [2]. Аномальное поведение кристалла 1л№>03 в указанном интервале температур подтверждается также результатами поляризационно-оптических наблюдений, измерений диэлектрической проницаемости и электрической проводимости, но более четко эти аномалии обнаруживаются методом ТЭБ [3].

Исследования показали, что эффект Баркгаузена наблюдается как в чистом ниобате лития, так и с примесями Мп, Со, V. Параметры скачков переполяризации, оцененные по осциллограммам, следующие: длительность 200-500 мкс, размеры 1-5Ч0"12 Кл-см, объем области, переключающейся при одном скачке 1 - 5 • 10"8 см2 [4].

Кристаллы на основе твердых растворов ниобата бария стронция относятся к классу кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриков со структурой тетрагональных калий-вольфрамовых бронз [5].

Сегнетоэлектрическая фаза кристаллов 8гхВа1.хМЬ2Об принадлежит к полярному классу 4тш. Температура Кюри Тс строго зависит от состава кристаллов, изменяясь от 50°С для х = 0,75 до 200°С для х = 0,25. Температура фазового перехода для кристаллов SBN конгруэнтного состава (х = 0,61) равна 80°С. Введение примесей как Ьа, Се, Сг вызывает сдвиг Тс в сторону низких температур, несмотря на то, что примесные ионы занимают позиции разных атомов [6-7].

В обзоре также представлены результаты исследований сегнетоэлек-трических и релаксорных свойств кристаллов БВМ: доменной структуры, диэлектрических свойств, спонтанной поляризации, электропроводности, а также влияние примесей на эти свойства [8].

Кристаллы БВИ, легированные примесями Се и Сг, являются одними из наиболее актуальных материалов для записи динамической голографии, а также в качестве среды для оптической голографической памяти. Добавление указанных примесей вызывает сдвиг края собственного поглощения в длинноволновую область, а также обуславливает появление широкой дихроичной полосы поглощения в видимом диапазоне. Также известно, что примеси Сг и Се значительно улучшают фоторефрактивные свойства кристаллов: Се повышает фоторефрактивную чувствительность [5], а Сг увеличивает скорость отклика фоторефракции [6].

Вторая глава посвящена описанию объектов исследования, экспериментальных установок, методик проводимых исследований, погрешностей измерений, а также методике травления и поляризации исследуемых образцов.

Скачкообразные процессы тсрмоинлуцированного изменения домишоН структуры исследовались методом эффекта Баркгаузена, а также молифм цированным методом ТЭБ, когда кристаллы нагревались при прнжшпмш постоянного внешнего электрического поля. Использовалась уепшомкн, созданная на кафедре Физики сегнето- и пьезоэлектриков ТиГУ и шимо чающая в себя широкополосный усилитель, осциллограф, ичмерпкчн, сип -роста счета импульсов, двухкоординатный потенциометр и термокамеру,

Исследование реальной структуры кристаллов SBN и l.iNbOt проводились поляризационно-оптическим методом и методом химического ipiiniit! ния. В работе использовалась экспериментальная установка, сочдашшн ни базе поляризационного микроскопа МПСУ-1. Исследование гермошегина-ционных процессов осуществлялось посредством измсрсиия ОСП. Дли исследования влияния коронного разряда использовался высоковольтный блок, разработанный на основе пьезопреобразователя диойпш о действия.

Для выявления реальной структуры на поверхности крисмииюв чистого ниобата лития мы использовали разные травители: 30% раствор МаОИ; смесь кислот HN03 и HF в соотношении 2:1 с добавленном КИг или FeCI3; 3% раствор КОН с добавлением 30% перекиси водорода в соотношении 1:2.

Исследование картин травления для большей контрастности и наглядности наблюдения проводилось с помощью микроскопа NEOPHOT-30.

Для выявления реальной структуры на поверхности кристаллов SBN использовалась смесь H2SO4.HF: Н202=10:10:1. Травление проводилось в парах кипящей смеси указанных кислот. Этот способ оказался наиболее эффективным и позволял регулировать температуру в процессе травления кристалла.

При исследовании влияния электродов на доменную структуру использовались графитовые и серебреные электроды. Наблюдаемые картины фиксировались видеокамерой и переводились в цифровой формат Полученные изображения обрабатывались программой, написанной в среде BORLAND DELPHI, позволяющей получать распределение интенсивности сигнала, проходящего различные области кристалла.

В третьей главе представлены результаты комплексного исследования скачкообразных процессов термоиндуцированного переключения и оптической неоднородности в кристаллах чистого LiNb03 и с фоторефрактив-ной примесью железа и примесью цинка.

Процессы переполяризации, вызванные в кристаллах ниобата лития изменением температуры, изучены методом ТЭБ. Интенсивность перестройки доменной структуры оценивалась по скорости следования скачков переполяризации. Температура образцов изменялась непрерывно с постоянной скоростью, которая варьировалась от 0,1 до 1 К с"1 и контролиро-

валась медьконстантановой термопарой с погрешностью, не превышающей 0,1 К. Исследования проведены в интервале температур (10 - 150)°С.

При нагревании образцов чистого 1лМЮ3 без приложения электрического поля эффект Баркгаузена не возникает. Скачки Баркгаузена появляются при приложении электрического поля ~ 100 В см'1 и их интенсивность увеличивается до Е ~ 750 В см'1. При этом значении электрического поля происходит резкий скачек значения N (Г) ■ При повторных циклах нагрева интенсивность перестройки доменной структуры увеличивается и при меньших значениях приложенного электрического поля. Температурный интервал наиболее интенсивной перестройки доменной структуры приходится на (55 - 110)°С (рис. 1).

Рис. 1. Температурная зависимость скорости следования скачков для монокристаллов УЫЬОз; а) Е = 300 В см'1; б) Е = 500 В'см'1

При первичном нагревании образцов 1_лМЪ03: не подвергавшихся ранее внешним воздействиям, в отсутствие внешних электрических полей возникают скачки Баркгаузена. Они появляются при Т ~ 20°С. Наиболее интенсивно скачки переполяризации следуют в интервалах температур (60 - 70)°С и (90 - 110)°С. Для образцов, содержащих 3 мол.% примеси Zn, скорость их следования составляет ~ 10 с"1. С увеличением концентрации примеси до 5 и 8 мол.% интенсивность скачкообразных процессов переключения уменьшается. Появление скачков переполяризации в примесных кристаллах свидетельствует об изменении доменной структуры исследуемых кристаллов и интенсификации процессов переключения вследствие изменения их температуры.

При нагревании образцов ЫМОз :7п н присутствии постоянного электрического поля скорость следования скачков переключения речко позрас-тает по сравнению с аналогичной скоростью дня Е О, 11н />ис.2а представлена зависимость N (Т), полученная для образца иЫЬО^/п (с = 3 мол.%) при его первичном нафевании. Приложение к пластине поля Е= 300 В-см'1, которое существенно ниже коэрцитивного для кристаллов ЫМЬ03: Тп, вызывает процессы термоактивированного переключения кристаллов в широком температурном интервале от 0 до 130°С. Доменная структура интенсивно изменяется в диапазоне (40-110)°С. Увеличение напряженности приложенного к образцу поля активизирует процессы термоактивированного переключения кристалла по сравнению с аналогичными для £ = 300 В-см'1.

Рис. 2 Температурная зависимость скорости следования скачков для монокристаллов ШЬОз^п 3 мол.%, прикладываемое внешнее электрическое поле: а - Е = 300 В-см"', б - Е = 500 В-см"1

Общие закономерности процессов термоактивироваиного переключения кристаллов ЬПЧЬОз^п, содержащих 5 и 8 мол.% 2г\, аналогичны описанным для 1л>П)Оз:2п 3 мол.%, а скорости следования скачков переключения, возникающих при нагревании образцов 1л>ЛзОз:7п (с - 5 мол.% и с = 8 мол.%) ниже аналогичных для ЫЫЬОзЯп, с = 3 мол.% {рис. 3-4).

30 -Я '-1

24

18-

12-

30,Н» с'

24

18

1

12-

Т,"С

0 30 во 90 120 130 Рис. 3. Температурная зависимость скорости следования скачков для кристаллов иЫЬСЬ: Ъа 5 мол.%. Приложенное внешнее электрическое поле Е = 300 В'см'1

^ Т «С

р—|—.—|—1—| I N

60 90 120 190

0 30 60 90 120 Рис. 4. Температурная зависимость скорости следования скачко» для кристаллов иЫЬОЗ: '¿п 8 мол.%. Приложенное внешнее электрическое поле £=500В.см''

Приложение к образцам более высоких полей при изменении температуры вызывает появление импульсов, не связанных с переключением доменов. Скорость их следования существенно выше, чем ТЭБ, и они маскируют процессы переключения кристалла. Эти импульсы могут быть обусловлены микропробойными явлениями, возникающими при нагрепаиии кристаллов ЬГЫЬОз: Ъл в присутствии достаточно высоких полей.

Также проводились исследования термоиндуцированных процсссо» переключения кристаллов 1ЛМЬОЗ:Ре 0,1 ат. %; 1лМЬОЗ:Ре 0,3 ат. %; ЫИЪОЗ^е 0,5 ат. % (рис. 5). Максимальное значение на кривой скорости следования скачков переполяризации от температуры с увеличением концентрации примеси Ре возрастает. Также возрастают значения максимумов

на зависимости N (Т) с ростом приложенного электрического поля, однако характер кривой н (т) при этом не изменяется.

о_лг, ю'с1

т, с

190

Ю-АнСс1

Рис. 5. Температурная зависимость скорости следования скачков переключения, полученная для монокристаллов ШЬОз : Ре (£ = 300 В-см1): а - 0,1 ат. %; 6 - 0,3 ат. %; в - 0,5 ат. %

Таким образом, введение примеси Ре и Ъп облегчает и инициирует тер-моиндуцированные процессы переключения, тогда как в кристаллах чистого ЬМэОз перестройка доменной структуры в сходных условиях затруднена. Увеличение напряженности электрического поля, прикладываемого к образцам, активизирует процессы термоактивированного переключения кристалла. Наиболее ярко это выражено в образцах 1^Ь03: Ре.

Результаты исследования ТЭБ указывают, что фоторефрактивная примесь (а именно Ре) и примесь 1п интенсифицируют термоиндуцированные процессы переключения. Обращает на себя внимания, что увеличение концентрации примеси Ъъ (5 - 8 мол.%) уменьшает интенсивность теплового эффекта Баркгаузена по сравнению с кристаллами ЫМЬ03: Ъп 3 мол.%. Кристаллы 1лМЬ03: 2п имеют некоторое «пороговое» значения (~ 5 мол.%), выше которой они становятся нефоторефрактивными. Интенсификация перестройки доменной структуры при введении фоторефрактинных примесей связано с изменением условий экранирования спонтанной поляризации

и увеличением проводимости, обусловленных изменением собственной дефектной структуры при легировании Ък\ [9].

Изучены термоиндуцированные изменения оптической неоднородности чистого и примесных кристаллов ЫМЬ03 как в отсутствие внешних электрических полей, так и при наложении поля коронного разряда Исследована взаимосвязь скачкообразного изменения оптической неоднородности и скачкообразных процессов изменения спонтанной поляризации.

ГТоляризационно-оптическим методом совместно с методом химического травления обнаружено, что нанесение электродов с последующей термической обработкой (нагревом до 140°С) приводит к изменению существующей доменной структуры и формированию новых микродоменов размером 1-10 мкм (рис.6).

а б в

Рис. 6, Точечные структурные неоднородности, выявляемые в кристаллах (а,б) - иЫЮз^п 5 мол % до и после формирования изображений в виде полос; (в) - 1лЫЬ03:2п 8 мол.%.

Многочисленные микродоменны возникают в межэлектродном зазоре, тогда как в подэлектродном слое после снятия электродов микродоменная структура не визуализируется. Заметим, что при вышеуказанной обработке возникают так называемые «термооптические изображения».

Наиболее контрастный оптический след электрода («термооптический» эффект) получены для образцов 1лМЬ03, содержащих 5 мол. % В этих же кристаллах обнаружено значительное количество новообразований, появляющихся в межэлектродных слоях и связываемых с микродоменной структурой, в то время как в кристаллах 1л№>03: (с = 8 мол.%) возникновение наведенной двуосности и микродоменной структуры происходит лишь вдоль границы нанесения электродов. Образцы с примесью Ре имеют такие же характерные особенности поведения оптической неоднородности и ее связи с доменной структурой, как и кристаллы 1лМЬ03:гп.

Установлено, что при воздействии на поверхность полярного среза кристаллов 1л>Л>Оз:2п полем коронного разряда (напряжение между электродами до 3 кВ) оптическая неоднородность возникает, только в кристаллах ЫЫЬОз^п 5 мол.%.

Была проведена оценка локального изменения двулучепреломлеиия при единичных скачках светопропускания отдельных областей кристаллов при

нагреве и охлаждении Z-срезов в LiNb03. Рассчитанное изменение поля при единичном скачке светопропускания имеет значение ЛЕ = 0,5 кВ / см. При этом объем кристалла, переполяризующийся при единичном скачке составляет величину порядка 0,5 мм3. Это существенно превышает объем образца, переключающийся при единичном скачке Баркгаузена.

Таким образом, в кристаллах LiNb03 в интервале температур (20-150)°С наблюдается скачки переполяризации, вызванные изменением температуры, максимумы кривых м (т) приходятся на (60 - 80)°С и (90 - 120)°С. На эти же температурные интервалы приходятся и максимумы термоиндуци-рованных скачкообразных процессов изменения оптической неоднородности, что однозначно указывает на то, что оба процесса связаны с перестройкой внутренних электрических полей в объеме кристалла LiNb03.

В четвертой главе представлены результаты исследования процессов перестройки доменной структуры кристаллов чистого и примесного SBN, вызванных изменением температуры образцов, а также результаты исследования доменной структуры, полученные методом травления.

В кристаллах чистого SBN скачки Баркгаузена появляются при Т~30°С,

наибольшая скорость их следования составляет -50 с'1. Кривая N (т) имеет один ярко выраженный максимум при 7ЧЮ°С {рис. 7-8). В образцах SBN:Cr скачки появляются при Г~30°С, зависимость N (Т) также имеет один максимум, однако температурный интервал наиболее интенсивной перестройки доменной структуры значительно шире, при этом максимальные значения скорости следования скачков ниже, чем в чистом SBN (рис. 96).

100-Д с"1

100-А С1

20-

80

«0-

40

20-

30

-г-

во

л, с

120

150

Т. С

Рис.7. Температурная зависимость скорости следования скачков переключения, полученная для беспримесных кристаллов вВЫ (/?= ЮОВ-см'1)

0 30 60 90 120 150

Рис.8. Температурная зависимость скорости следования скачков переключения, полученная для беспримесных кристаллов SBN (Е = 300 В-см"').

Интервал следования скачков Баркгаузена в Се- и (Се+Сг)-содержащих кристаллах расширяется как в область низких так и в область высоких

температур (рис. 9а, 9в). В этом случае кривая N (Т) имеет два максимума. Это свидетельствует о том, что примеси Се и Сг изменяют доменную структуру и инициируют различные механизмы ТЭБ.

100-Ас'

80

-1

80

40

20

30-Л, с

т, с

30

во

30-Д с1

90 а

120

190

Т,°С

150

Рис. 9. Температурная зависимость скорости следования скачков переключения, полученная для монокристаллов ЭВЫ (Е= 100 В-см"1): а - БВМ'Се, б - 8В>1:Сг, в - БВЫ Се+Сг

т, с

150

Увеличение напряженности приложенного к образцам поля (Е = 300 В-см"1) активизирует процессы переключения во всех исследованных кристаллах. Максимальная скорость следования скачков Баркгаузена возрастает, температурный интервал наиболее интенсивной перестройки доменной структуры расширяется.

Поляризация кристаллов БВИ (при неизменном поле Е ~ 4,5 кВ-см"1 образцы нагревались до Т = 130°С, выдерживались при этой температуре ~ 6 часов и затем охлаждались под полем до комнатной температуры) увеличивает скорость следования скачков Баркгаузена на два порядка (рис.10).

10 !Ч,Ю'с-1

, N,10V»

4-

2-

30 60

\ и Li.'t

—I—■—I—'—I —I

60 90 120 150

T. °c

. N, 10V1

т, с

90 120 ISO g au eo 80 120 150

В Г

Рис. 10. Температурная зависимость скорости следования скачков переключения, полученная для поляризованных кристаллов SBN (Е = 100 В-см'1) а - чистый SBN; б - SBN • Се 500 ррт; в - SBN : Сг 2000 ррт; г - SBN • Се+Сг 500 ррт

Результаты исследования доменной структуры кристаллов SBN методом травления коррелируют с результатами, полученными методом теплового эффекта Баркгаузена. Доменная структура выявлена во всех исследованных кристаллах. Все кристаллы SBN являлись полидоменными. Доменная структура визуализировалась в виде матрицы основных доменов с вкраплениями доменов антипараллельной ориентации. В терминологии Т.Р. Волк и др. проявление доменной структуры носит «шахматный» порядок [10]. Во всех кристаллах проявляется монодоменный слой толщиной 5-10 мкм. Доменная структура чистого SBN и с примесью Се визуально не отличается. Введение примеси Сг измельчает доменную структуру на порядок. В этих кристаллах выключается один из механизмов ТЭБ.

Отжиг всех кристаллов приводит к измельчению доменной структуры, и, соответственно, к облегчению протекания эффекта Баргаузена. При этом кристаллы практически деполяризуются, что проявляется в следовании импульсов переключения обоих знаков.

Поляризация приводит к увеличению поверхностного монодоменного слоя, а более глубокое травление выявляет полидоменное состояние объема, но униполярность кристаллов возрастает. Соответственно, преобладают скачки ТЭБ одного направления.

Таким образом, исследование доменной структуры методом травления подтверждает сегнетоэлектрическую природу термоиндуцированных электрических импульсов.

Выводы,

На основании проведенных исследований кристаллов LiNb03 и SBN можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что в монокристаллах чистого ниобата лития в интервале температур (10-150)°С наблюдаются термоиндуцированная перестройка доменной структуры, выражающаяся в следовании тепловых скачков Баркгаузена, максимум которых приходятся на (60- 100)°С. Приложение внешнего электрического поля интенсифицирует процессы переключения. Обнаружено «пороговое» поле (~ 750 В/см), при котором наблюдается резкое увеличение скорости следования скачков переполяризации. При повторных циклах нагрева значение «порогового» поля снижается до Е~ 100 В/см.

2. Показано, что введение примеси Zn и Fe облегчает и инициирует термоиндуцированные процессы переключения в кристаллах LiNb03. Максимумы скорости следования скачков переполяризации N (Т) в легированных кристаллах приходятся на (30 - 60)°С и (80 - 120)°С. На эти же температурные интервалы приходятся и максимумы термоиндуцированных скачкообразных процессов изменения оптической неоднородности, что указывает на то, что оба процесса связаны с перестройкой внутренних электрических полей в объеме кристалла LiNb03.

3. Впервые, в кристаллах беспримесного SBN в интервале температур (30 - 150)°С обнаружена перестройка доменной структуры (скачки переполяризации). Приложение внешнего электрического поля интенсифицирует процесс термоиндуцированного переключения (ТЭБ). Скачки Баркгаузена появляются при Т ~ 30°С, наиболее интенсивно следуют в интервале температур (70 - 90)°С и кривая температурной зависимости скорости следования скачков переполяризации м (Т) имеет один ярко выраженный максимум. При этом скачки Баркгаузена наблюдаются при температурах превышающих температуру фазового перехода, определенную по максимуму

диэлектрической проницаемости. Приложение более высокого поля приводит к расширению интервала интенсивной перестройки доменной структуры как в низко-, так высокотемпературную область и появлению двух максимумов на зависимости скорости следования скачков Баркгаузена N (Т) '■ (50 - 80)°С и (100 - 130)°С.

4. Установлено, что введение примесей Сг и Се облегчает процессы переключения в кристаллах SBN и расширяет интервал следования импульсов переполяризации. Скачки ТЭБ появляются при температуре Т~ 15°С. Максимальные значения скорости следования скачков Баркгаузена достигаются в кристаллах 8В№Сг и температурная зависимость скорости следования скачков переключения N (Г) в этих образцах имеет один максимум в интервале (70 - 120)°С, а в кристаллах вВЭДСе максимумов N (Т) два: в интервалах (30 - 50)°С и (80 - 120)°С. Это указывает на то, что существует два различных механизма скачков Баркгаузена, т.е. два механизма переключения доменов, которые можно связать с различной конфигурацией доменной структуры и с разным воздействием вводимых примесей на структуру кристалла.

5. Обнаружено, что в кристаллах с двойным легированием БВЩСг+Се) наблюдается расширение температурного интервала интенсивной перестройки доменной структуры как в низко-, так и высокотемпературную области: (20 - 50)°С и (80 - 130)°С. Действие двойного легирования на термоиндуцированные процессы переключения (ТЭБ) является аддитивным.

6. Показано, что отжиг и поляризация кристаллов БВЫ как беспримесных, так и легированных примесями Се, Сг, и (Се+Сг) интенсифицируют термоиндуцированные процессы переключения. Максимальные значения скорости следования скачков Баркгаузена на три порядка выше у поляризованных образцов для всех исследованных кристаллов вВМ

7. Установлено, что введение фоторефрактивных примесей в кристаллы ниобата лития и ниобата бария стронция, которые относятся к кисло-родно-октаэдрическим соединениям, облегчает и активизирует термоиндуцированные процессы переключения, увеличивает подвижность доменной структуры.

Основные результаты диссертации опубликованы

в работах:

1. Педько Б.Б., Франко Н.Ю., Сорокина И.И., Кислова И.Л., Зазно-бин Т.О. Термоиндуцированное изменение наведенной оптической неоднородности на полярных срезах монокристаллов ниобата лития // Труды 5-й Межд. конф. «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», Т. 1, Александров: ВНИИСИМС, 2001. С.270-280.

2. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Кислова И.Л., Педько Б.Б. Термо-индуцированные процессы в цинксодержащих монокристаллах ниобата лития // Сб. науч. трудов «Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики», 2002. С.93-101.

3. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Кислова И.Л., Педько Б.Б. Термо-индуцированные процессы в цинкосодержащих монокристаллах LiNb03 // Известия РАН. Сер. Физ. 2003. Т.67. №8. с.1145-1148.

4. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Курикова Е.Б., Педько Б.Б. Термоиндуцированные процессы переключения кристаллов ниобата бария-стронция // Материалы Международной научно-практической конференции «Пьезотехника-2003». Москва, МИРЭА, 2003. С.32-35.

5. Malyshkina O.V., Movchikova А.А., Pedko В.В., Zaznobin Т.О. Influence of extemal influence to a condition of polarization in a superficial layer of crystals niobate barye strontium // The International Jubilee Conférence "Single Crystals and their Application in the XXI century - 2004", VNIISIMS, Alexan-drov, Russia, June 8-11,2004. P. 168-169.

6. Зазнобин Т.О., Орлова A.H., Педько Б.Б., Филинова А.В. Термоиндуцированные скачкообразные процессы в монокристаллах ниобата лития // Труды V международной научно-технической школы-семинара «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления» в рамках научно-технического форума «Высокие технологии-2004», 2004, г. Ижевск, Иж-ГТУ. С.85-91 .

7. Большакова Н.Н., Курикова Е.Б., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Педько Б.Б. Процессы импульсного переключения в кристаллах ниобата бария стронция с фоторефрактивными примесями // Вестник Тверского государственного университета. Серия Физика. Тверь, ТвГУ, 2004. Вып 4(6). С. 106-109.

в тезисах:

1. Педько Б.Б., Франко Н.Ю., Сорокина И.И., Кислова И.Л., Зазнобин Т.О. Термоиндуцированное изменение наведенной оптической неоднородности на полярных срезах монокристаллов ниобата лития // Тез. 5-й Межд. конф. «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», Александров: ВНИИСИМС, 2001. С.129-130.

2. Ped'ko B.B., Kislowa I.L., Shikareva A.J., Zaznobin Т.О. Thermooptical memory» effect in lithium niobate ciystals // Book of Abstracts «Nonlinear Optics and Interfaces», The Netherlands, Nijmengen, 2001. A.T. P.34.

3. Большакова H.H., Зазнобин Т.О., Кислова И.Л., Педько Б.Б. Термо-индуцированные процессы в цинксодержащих монокристаллах ниобата лития // Тез. докл. «Процессы переключения в сегнетоэлектриках и сегне-тоэластиках», семинар, посвященный памяти В.М. Рудяка, 2002. С.ЗЗ.

4. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Педько Б.Б., Иванов В.В., Кислова И.Л., Капхан 3., Панкрахт Р. Процессы переключения и диэлектрические свойства кристаллов ниобата бария стронция с примесью хрома и церия II Тез. докл. XVI Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков BKC-XVI, 2002. С. 162.

5. Malyshkina O.V., Movchikova А.А., Pedko В.В., Zaznobin Т.О. Influence of external influence on a condition of polarization in a superficial layer of crystals niobate barye strontium crystals // Abs. the XXI International Conference "Relaxation Phenomena in Solids" RPS-21, Voronezh, Russia, October 5-8, 2004. P.112.

6. Большакова H.H., Воронцова H.B., Зазнобин Т.О., Педько Б.Б. Тер-моиндуцированные процессы переключения в железосодержащих кристаллах ниобата лития // Тез. Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, Москва, ИК РАН, 2004. С.219.

7. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Курикова Е.Б., Педько Б.Б. Процессы импульсного переключения в кристаллах ниобата бария-стронция с фоторефрактивными примесями // Тез. Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, Москва, ИК РАН, 2004. С.235.

8. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Муравьева Е.Б., Педько Б.Б. Особенности термоиндуцированного импульсного переключения кристаллов SBN с фоторефрактивными примесями // Тез. XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, 26.06-1.07 2005, Пенза. С.29.

9. Бурцев А.В., Зазнобин Т.О., Педько Б.Б. Исследование кристаллов ниобата бария стронция с примесями Сг и Се методом теплового эффекта Бакгаузена // Тез. XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, 26.06 - 1.07 2005, Пенза. С.39.

Цитируемая литература

1. Рудяк В.М. Процессы переключения в нелинейных кристаллах. М., 1986.248 С.

2. Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития. М., 1987. 264 С.

3. Большакова H.H., Рудяк В.М. Тепловой эффект Баркгаузена и cm использование для исследования физических свойств и практического применения сегнетоэлектриков // Эффект Баркгаузена и его использование и технике. Калинин, 1981. С.20-36.

4. Каменцев В.П., Некрасов A.B., Педько Б.Б., Рудяк В.М. Комплексное исследование физических свойств монокристаллов ниобата лития в интервале температур от 20 до 200°С // Изв. АН СССР, Сер. физ. 1983. Т.47. №4. С.791-793.

5. Кузьминов Ю.С. Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением. М.: Наука, 1982. 400 С-

6. Волк Т.Р., Салобутин В.Ю., Ивлева Л.И., Полозков Н.М., Панкрат Р., Велеке М. Сегнетоэлектрические свойства кристаллов ниобата бария-стронция с примесями некоторых редкоземельных металлов // Физика твердого тела, 2000. Т.42. Вып.11. С.2066-2073.

7. Woike Th., Weckwerth G., Palme H., Pankrath R. Instrumental neutron activation and absorption spectroscopy of photorefractive strontium barium-niobate single crystals doped with cerium // Solid St. Com., 1997. V.102. C.743-749.

8. Гладкий B.B., Кириков B.A., Волк T.P. Процессы медленной поляризации в релаксорных сегнетоэлектриках // ФТТ, 2002. Т.44. Вып.2. С.351-359.

9. Свиридов Н.В., Волк Т.Р., Маврин Б.Н., Калинников В.Т. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поляритоны. М.: Наука, 2003.255 С.

10. Волк Т.Р., Иванов Н.Р., Исаков Д.В., Ивлева Л.И., Лыков П.А. Особенности электрооптических свойств кристаллов ниобата бария-стронция и их связь с доменной структурой // Физика твердого тела, 2005. Т.47, Вып.2, С.293-299.

Р23454

РНБ Русский фонд

2006-4 27937

Подписано в печать 25.10.2005. Формат 60 х 84 1 /16. Бумага типографская №1. Печать офсетная. Усл.печл. 1.5. Уч.-изд.л. 1.2. Тираж 100 экз. Заказ № 438. Тверской государственный университет, Физико-технический факультет. Адрес: Россия, 170002, г. Тверь, Садовый пер., 35.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.

1.1. Эффект Баркгаузена в сегнетоэлектрических кристаллах.

1.1.1. Методика исследования эффекта Баркгаузена в сегнетоэлектриках.

1.1.2. Общие закономерности протекания и механизмы образования скачков Баркгаузена в сегнетоэлектриках.

1.1.3. Разновидности эффекта Баркгаузена.

1.2. Эффект Баркгаузена в монокристаллах LiNbOa.

1.2.1. Краткая характеристика ниобата лития.

1.2.2. Исследования теплового эффекта Баркгаузена (ТЭБ) в ниобате лития.37

1.3. Кристаллы ниобата бария стронция (SBN).

1.3.1. Свойства кристаллов SBN.

1.3.2. Влияния примесей на свойства кристаллов SBN.

1.4. Постановка задачи.

ГЛАВА II. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Экспериментальная установка по исследованию кинетики перестройки доменной структуры 1Л1ЧЮз и SBN.

2.3. Методика травления кристаллов ниобата лития.

2.4. Методика травления кристаллов SBN.

2.5. Методика исследования оптической неоднородности LiNb03.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКАЧКООБРАЗНЫХ ТЕРМОИНДУЦИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА ЛИТИЯ.

3.1. Результаты исследования термоиндуцированных процессов переключения чистых и примесных кристаллов ниобата лития.

3.1.1. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах LiNb03.

3.1.2. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах LiNbCbiZn.

3.1.3. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах LiNbC^iFe.

3.2. Результаты исследования оптической неоднородности ниобата лития.

ГЛАВА IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СКАЧКООБРАЗНЫХ

ТЕРМОИНДУЦИРОВАННЫХ ПРОЦЕССОВ В КРИСТАЛЛАХ НИОБАТА БАРИЯ СТРОНЦИЯ.

4.1. Результаты исследования процессорв переключения в кристаллах SBN методом теплового эффекта Баркгаузена.

4.1.1. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах SBN.

4.1.2. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах SBN:Ce.

4.1.3. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах 1ЛМЮз:Сг.

4.1.4. Результаты исследования ТЭБ в кристаллах LiNb03:Ce+Cr.

4.2. Результаты исследования доменной структуры кристаллов SBN методом травления.

4.3. Обсуждение результатов.

ВЫВОДЫ.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ.

Актуальность темы. Сегнетоэлектрические кристаллы характеризуются наличием в определенном температурном интервале спонтанной поляризации Ps, наличие которой обусловливает комплекс оптических и электрооптических свойств. Это позволяет интенсивно и успешно использовать данные кристаллы в качестве твердотельных квантовых источников света в оптоэлектронике, устройств для управления ядерным излучением - модуляции, отклонения, преобразования частот. В тоже время наличие Ps в сегнетоэлектриках приводит к возникновению доменной структуры, нелинейных электрофизических свойств, которые существенным 4 образом изменяют параметры оптоэлектронных устройств на основе данных материалов при их эксплуатации.

Сегнетоэлектрические кристаллы широко используются в качестве фоторегистрирующих сред для записи голограмм. Как правило, для повышения чувствительности материалов используют легирование кристаллов, что приводит к изменению условий экранирования Ps и увеличению подвижности доменных границ при различных внешних воздействиях.

В настоящее время известно достаточно много оптических сегнетоэлектрических кристаллов. Особое место среди них занимают кристаллы ниобата бария стронция, относящегося к классу сегнетоэлектриков-релаксоров, и ниобат лития.

Ниобат лития занимает особое место в ряду кристаллов, используемых в оптоэлектронике для широкополосной эффективной модуляции, отклонения, коммутации, частотного преобразования световых пучков, благодаря ряду уникальных оптических, электрооптических и других свойств. Он относится к высококоэрцитивным соединениям, «замороженным» сегнетоэлектрикам. Традиционно считается, что его доменная структура слабо подвержена перестройке в глубокой сегнетофазе. Поэтому особые требования предъявляются к качеству данных кристаллов, температурной стабильности свойств в рабочем интервале температур (20 - 200)°С.

В тоже время известно, что в этом интервале температур наблюдаются максимумы температурных зависимостей скорости следования скачков Баркгаузена и многочисленные скачкообразные изменения оптических свойств кристаллов LiNbCb. Эти скачки связаны с изменением двупреломления локальных областей кристалла, вызванных скачкообразными изменениями внутренних локальных электрических полей.

Введение примесей может существенно менять чувствительность доменной структуры к внешним воздействиям. Широкое использование 4 легированных кристаллов LiNbCb в качестве фоторефрактивной среды делает актуальным изучение влияния примесей на термоиндуцированную подвижность доменной структуры в рабочем интервале температур. Поэтому исследование доменной структуры, динамики и кинетики термоиндуцированных процессов переключения в кристаллах LiNbCb, а также исследование взаимосвязи скачкообразных процессов изменения оптической однородности, вызванных изменением температуры, внешним электрическим полем и другими факторами, с сегнетоэлектрическим переключением (скачками переполяризации) имеет не только прикладное, но и общетеоретическое значение. Эти исследования целесообразно проводить на кристаллах LiNbCb, легированных фоторефрактивными примесями Fe и Zn, так как в этом случае наблюдалось снижение коэрцитивного поля и большая подвижность доменных стенок.

Кристаллы твердых растворов ниобата бария-стронция SrxBai„xNb206 (SBN) относятся к сегнетоэлектрикам-релаксорам. Высокие значения электрооптических коэффициентов (превышающие электрооптические коэффициенты кристаллов группы дигидрофосфата калия и ниобата лития), ^ пиро- и пьезоэлектрических коэффициентов и т.д. выдвигают SBN в число весьма перспективных материалов для различных применений. Широкие практические возможности и удобство для фундаментальных исследований кристаллов SBN обусловлены, прежде всего, сильной зависимостью оптических и диэлектрических свойств от вводимых примесей. Поэтому оптимизация параметров SBN путем подбора лигандов является одной из актуальных задач.

Кристаллы SBN, легированные примесями Се и Сг, широко используются для записи динамической голографии, а также в качестве среды для оптической голографической памяти, поскольку добавление данных примесей приводит к значительному повышению их фоторефрактивной чувствительности. К примеру, при введении примеси Се ^ обнаружено увеличение фоторефрактивной чувствительности на два порядка, a SBN с примесью Сг показывает намного большую скорость отклика фоторефракции, чем кристаллы с другими примесями. В связи с этим исследование влияния примесей Се и Сг и их комбинации (двойного легирования) на сегнетоэлектрические свойства кристаллов SBN является весьма перспективным. Особый интерес представляют исследования термоиндуцированных процессов переключения в кристаллах SBN:Ce,Cr, а также их связи с реальной структурой кристалла.

Введение фоторефрактивных примесей смещает точку фазового перехода и интенсифицирует процессы, происходящие в кристаллах, а также изменяет внутренние деполяризующие поля в объеме кристалла, которые, в свою очередь, изменяют условия экранирования спонтанной поляризации.

В свете вышесказанного представляется интересным и актуальным поиск общих закономерностей влияния фоторефрактивных примесей на особенности термоиндуцированного переключения в сегнетоэлектрических кристаллах LiNbC>3 и SBN, принадлежащих к кислородно-октаэдрическим ^ соединениям.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось исследование влияния фоторефрактивных примесей на термоиндуциро-ванные скачкообразные процессы переключения в сегнетоэлектрических монокристаллах LiNbC>3 и SBN, относящихся к кислородно-октаэдрическим соединениям.

В соответствии с данной целью были поставлены следующие задачи:

- Комплексное исследование термоиндуцированных скачкообразных процессов, в том числе теплового эффекта Баркгаузена, в кристаллах LiNbC>3, относящихся к «замороженным» сегнетоэлектрикам, в интервале температур (10 - 150)°С.

- Установление особенностей протекания теплового эффекта Баркгаузена в сегнетоэлектриках-релаксорах на примере модельного кристалла SBN.

- Изучение механизмов термоиндуцированных процессов и их связи с реальной структурой в кристаллах LiNbC>3и SBN.

- Изучение влияния фоторефрактивных примесей и установление общих закономерностей на протекание термоиндуцированных скачкообразных процессов переключения в кислородно-октаэдрических соединениях на примере кристаллов 1л№>Оз и SBN.

В качестве методов исследования как чистых образцов, так и легированных примесями металлов, использовались тепловой эффект Баркгаузена и поляризационно-оптический метод. Исследование доменной структуры проводилось методом химического травления.

Объекты исследования. Объектами исследования являлись кристаллы ниобата лития (1Л№>Оз), как чистые, так и с примесью Zn и Fe и кристаллы кристаллы ниобата бария стронция - Sr0.6iBa0.39Nb2O6 (SBN): SBN:0.61, SBN:0.61-Ce, SBN:0.61-Cr, SBN:0.61-Ce+Cr. Все кристаллы выращены методом Чохральского. Для легирования примесями в расплав вводились оксиды соответствующих металлов. Указанные в работе концентрации примесей соответствуют их содержанию в расплаве, используемом при росте кристалла. Исследования проводились на монокристаллических образцах в виде плоскопараллельных пластин, вырезанных как перпендикулярно так и параллельно сегнетоэлектрической оси. Пластины ориентированы с отклонением не более 15'.

Научная новизна. Впервые методом ТЭБ исследованы термоиндуцирован-ные скачкообразные процессы переключения в кристаллах сегнето-электрика-релаксора ниобата бария стронция как чистых, так и с примесями Се, Сг и с двойным легированием (Се+ Сг).

Установлено, что поведение ТЭБ в SBN является нехарактерным, что проявляется в следовании скачков Баркгаузена в области температур, намного превышающей температуру, соответствующую максимуму диэлектрической проницаемости.

Показано, что введение фоторефрактивных примесей в кристаллы SBN изменяет закономерности протекания ТЭБ, а также инициирует возникновение новых механизмов импульсов переключения, при этом размывается максимум на температурной зависимости скорости следования скачков Баркгаузена.

Впервые проведено широкое исследование термоиндуцированных импульсных процессов переключения как чистых кристаллов LiNbC>3 так и в LiNb03:Fe LiNbCbiZn, а также проведено сравнение механизмов возникновения скачков Баркгаузена и скачкообразных изменений оптической неоднородности в данных материалах.

Установлены общие закономерности влияния фоторефрактивных примесей на термоиндуцированные процессы переключения в кислородно-октаэдрических сегнетоэлектриках - LiNbC>3 и SBN.

Практическая значимость. Кристаллы ниобта лития и ниобата бария стронция являются базовыми материалами оптоэлектроники. Это выдвигает особые требования к стабильности их свойств в рабочем интервале температур. Результаты диссертационной работы могут применяться в оптоэлектронной промышленности для улучшения эксплутационных характеристик при создании элементов и устройств на основе LiNb03 и SBN. Основные положения. выносимые на защиту.

1. Результаты исследования термоиндуцированных процессов переключения кристаллов LiNbC>3 в интервале температур (10 - 150) °С, обнаружены закономерности протекания теплового эффекта Баркгаузена (ТЭБ), которые заключаются в наличии двух экстремумов на зависимости

N (Г) в указанном интервале температур и существовании «пороговое» поле 750 В/см), до которого наблюдается лишь единичные скачки переполяризации. Значение этого поля падает при повторных циклах нагрева.

2. Результаты исследований влияния примесей Zn и Fe на термоиндуцированные процессы переключения в кристаллах 1ЛМЮз, которые интенсифицируют перестройку доменной структуры, снижает величину «порогового» поля, увеличивает скорость следования скачков Баркгаузена в исследуемом интервале температур.

Увеличение концентрации Zn (5 мол. % и выше - нефоторефрактивные примеси) приводит к подавлению процессов перестройки доменной структуры, вызванных изменением температуры по отношению к кристаллам с малой концентрацией Zn. Установлена одинаковая природа механизмов возникновения скачков Баркгаузена и скачкообразных изменений оптической неоднородности, в то же время параметры этих скачков различны.

3. Результаты исследований термоиндуцированных процессов переполяризации в кристаллах SBN и обнаруженные закономерности протекания этих процессов: интервал следования скачков составляет (20 - 130)°С, температура максимума скорости следования импульсов переключения соответствует температуре максимума диэлектрической проницаемости (Г ~ 80 °С), при этом скачки Баркгаузена следуют и при более высоких температурах.

4. Результаты исследований влияния фоторефрактивных примесей Се и Сг, отжига и поляризации на термоиндуцированные процессы переключения кристаллов SBN, из которых следует, что введение примесей облегчает процессы переключения в SBN, при этом каждая примесь инициирует различные механизмы возникновения скачков Баркгаузена и увеличивает интервал наиболее интенсивной перестройки доменной структуры: в кристаллах SBN:Ce и SBN:(Ce+Cr) два максимума на зависимости N(T) , тогда как в SBNrCr и чистом SBN эта кривая имеет лишь один максимум.

5. Обнаружены общие закономерности влияния примесей металлов на термоиндуцированные процессы переключения (ТЭБ) в кристаллах ЫЫЬОз и SBN, принадлежащих классу кислородно-октаэдрических соединений, заключающееся в интенсификации перестройки доменной структуры при термическом воздействии, расширении температурного интервала следования скачков переключения и снижении порогового поля. Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались на: 5-й Международной конференции «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», г. Александров, ВНИИСИМС, 2001; XVI Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков ВКС- XVI, г. Тверь, сентябрь 2002; Семинаре, посвященном памяти В.М. Рудяка «Процессы переключения в сегнетоэле-ктриках и сегнетоэластиках», г. Тверь, сентябрь 2002; Международной научно-практической конференции «Пьезотехника - 2003». Москва, МИРЭА, ноябрь 2003; The International Jubilee Conference "Single Crystals and their Application in the XXI century - 2004", Alexandrov, VNIISIMS, June, 2004; The XXI International Conference "Relaxation Phenomena in Solids" RPS-21, Voronezh, October, 2004; V Международной научно-технической школе-семинаре «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления» в рамках научно-технического форума «Высокие технологии - 2004», г. Ижевск, ИжГТУ, ноябрь 2004; XI Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, Москва, ИК РАН, декабрь 2004; XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, г. Пенза, 26.06 — 1.07.2005,.

Публикации и вклад автора. Основные результаты исследований отражены в 7 публикациях, написанных в соавторстве. Автором получены все основные экспериментальные результаты, выполнены расчёты физических параметров, проведена интерпретация экспериментальных данных.

Диссертационная работа выполнена в рамках исследований, проводимых на кафедре физики сегнетоэлектриков и пьезоэлектриков ТвГУ, в соответствии с координационными планами РАН и Головного совета по физике сегнетоэлектриков и диэлектриков по проблеме "Физика твердого тела" (разделы 1.3.9.2.; 1.3.9.5.; 1.З.9.6.; 1.3.10.2.). Работа поддерживалась Российским Фондом Фундаментальных Исследований: проекты № 98-0216624 и № 00-02-16384, где автор являлся исполнителем.

Результаты исследования термоиндуцированных процессов переключения (ТЭБ) получены на установке, собранной под руководством к.ф.-м.н., доцента Большаковой Н.Н. В исследованиях термоиндуцированной перестройки доменной структуры кристаллов принимали участие Большакова Н.Н., Муравьева Е.Б., Бурцев А.В., а исследования доменной структуры кристаллов SBN методом травления проводились при участии Сорокиной И.И., Румянцевой И.В. и Марковой С.С.

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, библиографии, содержит 82 рисунка, 4 таблицы. Библиография включает 121 наименование. Общий объём диссертации 137 страниц.

Выводы:

На основании проведенных исследований кристаллов LiNbCb и SBN можно сделать следующие выводы:

1. Установлено, что в монокристаллах чистого ниобата лития в интервале температур (10-150)°С наблюдаются термоиндуцированная перестройка доменной структуры, выражающаяся в следовании тепловых скачков Баркгаузена, максимум которых приходятся на (60-100)°С. Приложение внешнего электрического поля интенсифицирует процессы переключения. Обнаружено «пороговое» поле (~ 750 В/см), при котором наблюдается резкое увеличение скорости следования скачков переполяризации. При повторных циклах нагрева значение «порогового» поля снижается до Е ~ 100 В/см.

2. Показано, что введение примеси Zn и Fe облегчает и инициирует термоиндуцированные процессы переключения в кристаллах 1ЛМ)Оз.

Максимумы скорости следования скачков переполяризации N(T) в легированных кристаллах приходятся на (30 - 60)°С и (80 - 120)°С. На эти же температурные интервалы приходятся и максимумы термоиндуцированных скачкообразных процессов изменения оптической неоднородности, что указывает на то, что оба процесса связаны с перестройкой внутренних электрических полей в объеме кристалла LiNb03.

3. Впервые, в кристаллах беспримесного SBN в интервале температур (30 - 150)°С обнаружена перестройка доменной структуры (скачки переполяризации). Приложение внешнего электрического поля интенсифицирует процесс термоиндуцированного переключения (ТЭБ). Скачки Баркгаузена появляются при Т ~ 30°С, наиболее интенсивно следуют в интервале температур (70 - 90)°С и кривая температурной зависимости скорости следования скачков переполяризации м(т) имеет один ярко выраженный максимум. При этом скачки Баркгаузена наблюдаются при температурах превышающих температуру фазового перехода, определенную по максимуму диэлектрической проницаемости. Приложение более высокого поля приводит к расширению интервала интенсивной перестройки доменной структуры как в низко-, так высокотемпературную область и появлению двух максимумов на зависимости скорости следования скачков Баркгаузена N(T): (50 - 80)°С и (100 - 130)°С.

4. Установлено, что введение примесей Сг и Се облегчает процессы переключения в кристаллах SBN и расширяет интервал следования импульсов переполяризации. Скачки ТЭБ появляются при температуре Г~ 15°С. Максимальные значения скорости следования скачков Баркгаузена достигаются в кристаллах SBN:Cr и температурная зависимость скорости следования скачков переключения м (т) в этих образцах имеет один максимум в интервале (70 - 120)°С, а в кристаллах SBN:Ce максимумов ^(г>два: в интервалах (30 - 50)°С и (80 - 120)°С. Это указывает на то, что существует два различных механизма скачков Баркгаузена, т.е. два механизма переключения доменов, которые можно связать с различной конфигурацией доменной структуры и с разным воздействием вводимых примесей на структуру кристалла.

5. Обнаружено, что в кристаллах с двойным легированием SBN:(Cr+Ce) наблюдается расширение температурного интервала интенсивной перестройки доменной структуры как в низко-, так и высокотемпературную области: (20 - 50)°С и (80 - 130)°С. Действие двойного легирования на термоиндуцированные процессы переключения (ТЭБ) является аддитивным.

6. Показано, что отжиг и поляризация кристаллов SBN как беспримесных, так и легированных примесями Се, Сг, и (Се+Сг) интенсифицируют термоиндуцированные процессы переключения. Максимальные значения скорости следования скачков Баркгаузена на три порядка выше у поляризованных образцов для всех исследованных кристаллов SBN.

7. Установлено, что введение фоторефрактивных примесей в кристаллы ниобата лития и ниобата бария стронция, которые относятся к кислородно-октаэдрическим соединениям, облегчает и активизирует термоиндуцированные процессы переключения, увеличивает подвижность доменной структуры.

Публика дни:

1. Педько Б.Б., Франко Н.Ю., Сорокина И.И., Кислова И.Л., Зазнобин Т.О. Термоиндуцированное изменение наведенной оптической неоднородности на полярных срезах монокристаллов ниобата лития. Труды 5-й Межд. конф. «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», Т. 1, Александров: ВНИИСИМС, 2001, с. 270- 280.

2. Термоиндуцированное изменение наведенной оптической неоднородности на полярных срезах монокристаллов ниобата лития. / Педько Б.Б., Франко Н.Ю., Сорокина И.И., Кислова И.Л., Зазнобин Т.О. Тез. 5-й Межд. конф. «Кристаллы: рост, свойства, реальная структура, применение», Александров: ВНИИСИМС, 2001, с. 129- 130.

3. Ped'ko В. В., Kislowa I. L., Shikareva A. J., Zaznobin Т.О. Thermooptical memory» effect in lithium niobate crystals. Book of Abstracts «Nonlinear Optics and Interfaces», The Netherlands, Nijmengen, 2001, A.T. 34.

4. H.H. Большакова, Т.О. Зазнобин, И.Л. Кислова, Б.Б. Педько Термоиндуцированные процессы в цинксодержащих монокристаллах ниобата лития // Сб. науч. трудов «Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики», 2002, с. 93-101.

5. Н.Н. Большакова, Т.О. Зазнобин, И.Л. Кислова, Б.Б. Педько Термоиндуцированные процессы в цинксодержащих монокристаллах ниобата лития // Тез. докл. «Процессы переключения в сегнетоэлектриках и сегнетоэластиках», семинар, посвященный памяти В.М. Рудяка, 2002, с. 33.

6. Н.Н. Большакова, Т.О. Зазнобин, Б.Б. Педько, В.В. Иванов, И.Л. Кислова, 3. Капхан, Р. Панкрахт. Процессы переключения и диэлектрические свойства кристаллов ниобата бария стронция с примесью хрома и церия // Тез. докл. XVI Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков ВКС- XVI, 2002, с. 162.

7. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Кислова И.Л., Педько Б.Б. Термоиндуцированные процессы в цинкосодержащих монокристаллах LiNb03. //Известия РАН. Сер. Физ., 2003, т.67, № 8, с.1145-1148.

8. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Курикова Е.Б., Б.Б.Педько Термоиндуцированное процессы переключения кристаллов ниобата бария-стронция //Материалы Международной научно-практической конференции «Пьезотехника - 2003». Москва, МИРЭА, 2003, с.32-35.

9. O.V. Malyshkina, А.А. Movchikova, В.В. Pedko, Т.О. Zaznobin. Influence of external influence to a condition of polarization in a superficial layer of crystals niobate barye strontium. The International Jubilee Conference "Single Crystals and their Application in the XXI century - 2004", VNIISIMS, Alexandrov, Russia, June 8-11, 2004, p. 168-169.

10. O.V. Malyshkina, A.A. Movchikova, B.B. Pedko, Т.О. Zaznobin. Influence of external influence on a condition of polarization in a superficial layer of crystals niobate baiye strontium crystals // Abs. the XXI International Conference "Relaxation Phenomena in Solids" RPS-21, Voronezh, Russia, October 5- 8, 2004, p. 112.

11. Т.О. Зазнобин, A.H. Орлова, Б.Б.Педько, A.B. Филинова. Термоиндуцированные скачкообразные процессы в монокристаллах ниобата лития. Труды V международной научно-технической школы-семинара «Эффект Баркгаузена и аналогичные физические явления» в рамках нучно-технического форума «Высокие технологии - 2004», 2004, г. Ижевск, ИжГТУ.

12. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Курикова Е.Б., Педько Б.Б. Процессы импульсного переключения в кристаллах ниобата бария-стронция с фоторефрактивными примесями // Тез. Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, 2004, Москва, ИК РАН.

13. Большакова Н.Н., Воронцова Н.В., Зазнобин Т.О., Педько Б.Б. Термоиндуцированные процессы переключения в железосодержащих кристаллах ниобата литии // Тез. Национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2004, 2004, Москва, ИК РАН.

14. Большакова Н.Н., Курикова Е.Б., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Педько Б.Б. Процессы импульсного переключения в кристаллах ниобата бария стронция с фоторефрактивными примесями. Вестник Тверского государственного университета. Серия Физика. Тверь, ТвГУ, 2004, Вып 4(6), С. 106-109.

15. Большакова Н.Н., Зазнобин Т.О., Иванов В.В., Муравьева Е.Б., Педько Б.Б. Особенности термоиндуцированного импульсного переклюю-чения кристаллов SBN с фоторефрактивными примесями // Тез. XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, 26.06 - 1.07 2005, Пенза, с. 29.

16. Бурцев А.В., Зазнобин Т.О., Педько Б.Б. Исследование кристаллов ниобата бария стронция с примесями Сг и Се методом теплового эффекта Бакгаузена // Тез. XVII Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков, 26.06 - 1.07 2005, Пенза, с. 39.

1.М. Сегнетоэлектрики-полупорводники. - М.: «Наука», 1976. - 408 с.

2. Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектричесие кристаллы. М., «Мир», 1965.-398 с.

3. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков. М., «Наука», 1968.-420 с.

4. Newton R.R., Aheorn A.J., Makay F. Observation of the ferroelectric Barkhausen effect in barium titanate // Phys. Rev. 1949. - v.45. - p.103-106.

5. Kajiamo S., Kato K. On the noise of Rochelle salt // J. Phys. 1949. - v.4.- p.362-363.

6. Abe R.I. Onferroelectric Barkhausen pulses of Rochelle salt // J. Phys. Soc. Japan. 1956. - v.ll. - №2. - p. 104-111.

7. Miller R.C. Some experiments on the motion of 180° domain walls in ВаТЮз // Phys. Rev. 1958. - v. 111. - № 2. - p. 104-111.

8. Chynoweth A.C. Barkhausen pulses in barium titanate// Phys. Rev. 1958. -v. 110. - p.1316-1332.

9. Chynoweth A.C. Effect of space charge fields on polarization reversal and the generation of Barkhausen pulses in barium titanate // O. Appl. Phys.- 1959, v. 30. - №3. p.280-285.

10. Miller R.C., Weinreich. Mechanism for the sidewise motion of 180° domain walls in barium titanate.// Phys. Rev. I960.- v. 117. - №6. -p. 1460-1466.

11. Little Elizabeth A. Dynamic behavior of domain walls in barium titanate // Phys. Rev. 1955. - v.98. - №6. - p.978-974.

12. Miller R.C. On the origion of Barkhausen pulses in BaTi03 // J. Phys. Chem. Solids. 1960. - v.17. - № 1-2. - p.93-100.

13. Рудяк В.М., Камаев В.Е. Эффект Баркгаузена в кристаллах триглицинсульфата // Кристаллография. -1964. т.9. - №5. - с.755-758.

14. Рудяк В.М., Камаев В.Е. Исследование эффекта Баркгаузена в кристаллах триглицинсульфата // Изв. АН СССР. 1965. - т.29.- с.937-942.

15. Скачки деформации в кристаллах ортофосфата свинца / Харитонов Ю.Н., Рудяк В.М., Щербаков Ю.В., Шувалов JI.A. // Доклад на I Всесоюзном семинаре по физике сегнетоэлектриков. Калинин.- 1978.

16. Харитонов Ю.Н., Рудяк В.М., Баранов А.И. Воздействие гидростатического давления на процессы поляризации сегнетоэлектрика-полупроводника SbSI // ФТТ. физика. - 1976.- т.18. В.1. - с.44-46.

17. Рудяк В.М., Богомолов А.А., Шувалов JI.A. Исследование скачков Баркгаузена, возникающих при фазовых переходах сегнетоэлектриков // Тезисы IV Всесоюзной конференции по физике сегнетоэлектриков. Рига. - 1968. - с.96.

18. Рудяк В.М. Эффект Баркгаузена // Успехи физической науки. 1970. -т. 101. - №3, - с.429-462.

19. Рудяк В.М., Шувалов Л.А., Камаев В.Е. Об особенностях эффекта Баркгаузена в кристаллах сегнетовой соли и триглицинсульфата // Изв. АН СССР. сер. физ. - 1965. - т.29. - №6. - с.943-947.

20. Rudyak V.M. The Barkhausen effect in ferroelectrics. // Adstracts of the international meeting on ferroelecticity. Prague. -1966. - p. 72.

21. О влиянии у -облучения на эффект Баркгаузена в сегнетоэлектриках / Рудяк В.М., Шувалов JI.A., Камаев В.Е. Комлякова Н.С.// Изв. АН СССР, сер. физ., 1965, т.29, №6, с.2009-2013.

22. Богомолов А.А., Вербицкая Т.Н., Рудяк В.М. Изучение процессов переключения варикондов методом теплового эффекта Баркгаузена // Калинин. -1967. с.47-59.

23. Комлякова Н.С., Рудяк В.М. Эффект Баркгаузена в сегнетоэлек-трических кристаллах, подвергнутых рентгеновского и у облучений // Изв. АН СССР. - Сер. физ. - 1967. - т. 31. - с. 1762-1764.

24. Рудяк В.М. Физика сегнетоэлектрических явлений. Калинин: КГУ, 1988.-С.102.

25. Телеснин Р.В. О запаздывающих скачках намагниченности // ДАН СССР. 1948. - т. 59. - №5. - с. 887-888.

26. Телеснин Р.В., Дзагания Е.Н., Козлов В.И. О явлении запаздывания скачков намагниченности. // Вестник МГУ. Физика. Астрономия. 1960. Сер.З. - т.5. - с.60-67.

27. Рудяк В.М. Эффект Баркгаузена как метод исследования сегнетоэлектрических кристаллов // Изв. АН СССР. Сер.физ. - 1967.- т.31. №7. - с. 1171-1174.

28. Рудяк В.М. О роли диэлектрической вязкости в процессах переполяризации сегнетоэлектрических кристаллов // Изв. АН СССР.- Сер.физ. 1969. - т.ЗЗ. - №2. - с.316-321.

29. Рудяк В.М., Горностаев В.Ф. Исследование скачков Баркгаузена и тока переключения в кристаллах триглицинсульфата // ФТТ. 1969.- т.11. №9. - с.2499-2501.

30. Рудяк В.М. Процессы переключения в нелинейных кристаллах. М.: «Наука», 1986. - 248С.

31. Kibblewhite А.С. Noise generation in crystals and ceramic forms of barium titanate when subjected to electrics stress. // Proc. Inst. Elect. Engrs. 1955. - v.1022. - №1. - p.59-68.

32. Рудяк В.М. Механизмы скачков переполяризации и закономерности протекания эффекта Баркгаузена в сегнетоэлектрических кристаллах // Изв. АН СССР. Сер.физ. - 1970. - Т.34. - № 12. - с.2597-2600.

33. Рудяк В.М., Богомолов А.А. Скачки переполяризации в сегнетоэлектрике SbSJ, вызванные освещением // ФТТ. 1967. - т.11. - №11. - с.3336-3337.

34. Богомолов А.А., Рудяк В.М., Шувалов JI.A. Исследование скачков Баркгаузена, возникающих при фазовых переходах сегнетоэлектриков // Тезисы VI Всесоюзной конференции по сегнетоэлектричеству. Рига. 1968.-с.96.

35. Румянцев B.C. Исследование теплового эффекта Баркгузена сегнетоэлектрических криталлах: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Днепропетровск: ДГУД978.

36. Большакова Н.Н. . Исследование кинетики перестройки доменной структуры монокристаллисеких и поликритсаллических сегнетоэлектриков в процессе непрерывного изменения их температуры: Дис. .канд. физ.-мат. наук. Минск: ИФТТПП АН БССР. 1979. - 142С.

37. Рудяк В.М. Эффект Баркгаузена и его роль в процессах намагничивания ферромагнетиков и поляризации сегнетоэлектриков: Дис. .докт. физ.-мат. наук. М.: МОПИ. 1951. - 398С.

38. Румянцев B.C., Рудяк В.М. Исследование перестройки доменной структуры сегнетоэлектриков в области фазового перехода // Изв. ВУЗов. Сер.физ. - 1975. - № 5. - с. 122-124.

39. Исследование теплового эффекта Баркгаузена в монокристаллах триглицинсульфата и триглицинселината / Константинова В.П., Минюшкина Н.Н., Румянцев B.C., Рудяк В.М.// Кристаллография. -1975. т.20. - №6. - с.1296-1300.

40. Рабинович А.З. Эффект Баркгаузена в молибдате гадалиния // ФТТ.- 1969. Т.Н. - Вып.1. - с.206.

41. Рудяк В.М., Шувалов JI.A., Камаев В.Е. Скачки переполяризации в сегнетоэлектрических кристаллах, вызываемые приложенными механическими напряжениями // ДАН СССР. 1965. - т. 163. - №2.- с.347-349.

42. Богомолов А.А., Рудяк В.М., Баранов А.И., Комлякова Н.С. Воздействие ультразвука на процессы поляризации кристаллов триглицинсульфата (ТГС) в статическом режиме // Изв. ВУЗов: Физ., 1968, №1, с. 123-126.

43. Баранов А.И., Харитонов Ю.Н., Рудяк В.М. Воздействие гидростатического давления на процессы поляризации сегнетоэлект-рика-полупроводника // ФТТ. 1976. - т. 18. - №1. - с.44-46.

44. Харитонов Ю.Н., Щербаков Ю.Б., Дунаевская JI.M., Рудяк В.М. Определение максимальной скорости движения междоменных границ в процессе переполяризации монокристаллов сульфаиодида сурьмы.// ФТТ, 1977, т. 19, №9, с. 1842-1843.

45. Температурные исследования диэлектрических, пьезоэлектрических и упругих свойств монокристалла ниобата лития / Ипалова В.В., Бондаренко B.C., Фокина Д.О., Стрижевская Ф.Н. // Изв. АН СССР.- Сер.Физ. 1971. - v.35. - №9. - с. 1886-1889.

46. Reisman A., Holtzberg F. Heterogeneous equilibria in sistem Li20-Ag20-Nb205 and oxide-models // 1958. v.80. - p. 35-39.

47. Megow D. Ferroelectricity and crystal structure // Acta Cryst. 1968.- v.A24. p. 583-588.

48. Abrahams S.C., Reddy I.M., Bernstein I.Z. Ferroelecteic lithium niobate. X-ray diffraction study // J. Phys. Chem. 1966. - 27. - p. 997.

49. Кузьминов Ю.С. Электрооптический и нелинейнооптический кристалл ниобата лития. М.: "Наука", 1987. - 264 с.

50. Bollman A.A. Growth of Piesoelectric and ferroelectric materials by the Czochralski technique. // J. Amer. C. Soc. 1965. - v.48. - p. 112-114.

51. Шапиро З.И., Федулов C.A., Веневцев Ю.Н. Определение температуры Кюри сегнетеэлектрика LiNb03. // Изв. АН СССР. Сер. Неорг. Мат. - 1965. - v.3.1. - с. 208-209.

52. Исследование некоторых оптических характеристик LiNb03 / Гусева J1.M., Клюев В.П., Рез И.С., Федулов С.А., Любимов А.П., Тотаров З.И. // Докл. АН СССР. -т.31. вып.7. - с. 1161-1163.

53. Correlation reduction in optically induced refractive index inhomogenity with OH content in LiNb03 / Smith R.G., Fraser D.B., Denton R.T., Rich I.C. // J. Appl. Ph. - 1968. - V.39. - N10. - p. 4600-4602.

54. Iwasaki H., Toyoda H., Niizeki N. Dispersion of the refractive indices of LiNb03 crystal between 20 900° С // Jap. J. Appl. Phys. - 1967. - V.6.- p.101-1104.

55. Fay H., Alford N.D., Dess H.M. Dependens of second harmonic phase matching temperature in LiNb03 crystals on melt composition // Appl. Phys. Lett. 1968. - V. 12. - N3. - p.89-92 .

56. Евланова Е.Ф., Копцик B.A., Рашкович JI.H. Низкотемпературная переполяризация кристаллов метаниобата лития // Кристаллография.- 1978.-T.23.-c. 856-860.

57. Яруничев В.П., Березовская Г.С. Выявление доменной структуры ниобата лития поляризационно-оптическим методом. // Изв. АН БССР. Сер.физ.-мат. наук. - 1979. - Т.5. - с. 126-128.

58. Ройтберг М. Б., Новик В. П., Гаврилова Н. Д. Особенности пироэлектрического эффекта и электропроводности в монокристаллах ниобата лития в области 20-250°С // Кристаллография. 1969.- Т. 14. В.5. - с.938-939.

59. Комплексное исследование физических свойств монокристаллов ниобата лития в интервале температур от 20 до 200°С / В.П. Каменцев, А.В. Некрасов, Б.Б. Педько, В.М. Рудяк. // Изв. АН СССР. Сер. физ.- 1983. -Т.47. -№ 4. с.791-793.

60. Каменцев В.П., Рудяк В.М. Эффект Баркгаузена в монокристаллах ниобата лития. В кн.: Эффект Баркгаузена и его использование в технике. Калинин, 1981, с. 102-109.

61. Megow D. Ferroelectricity and crystal structure // Acta Cryst. 1968.- v.A24. p. 583-588.

62. Iwasaki H., Toyoda H., Niizeki N. Dispersion of the refractive indices of ^ LiNb03 crystal between 20 900° С // Jap. J. Appl. Phys. - 1967. - V.6.- p.101-1104.

63. Antonov V.A., Arsenev P.A., Baranov B.A. e.a. Study of the electrophysical properties of lithiun metaniobate single crystals with delibrately introduced dopents // Cryst. and Tech. 1974. - v.9. - №9. -p. 1021-1028.

64. Kovalevich V.I., Shuvalov L.A., Volk T.R. Spontaneous polarization reversal and photorefractive effect in single-domain iron-doped lithium niobate crystals // Phys. Stat. Sol. 1978. - №.45. - p.249-252.

65. Venturini E.L., Spenser E.G., Lenzo P.V., et.al. Refractive Indices of Strontium Barium Niobate // J. Appl. Phys. 1968. - V.39. - №1. - P.343

66. Glass A.M. Investigation of the Electrical Properties of SrixBaxNb06 with Special Reference to Pyroelectric Detection // J. Appl. Phys. 1968.- V.40.-p.4699-4713.

67. A.M. Glass, G.E. Peterson, T.G. Negran in : Laser indused damage in optic materials // Ntl. Bur. Std. Special Publication. -1972. p.372-375.

68. Jamieson P.B., Abrahams S.C., Bernstein J.L. Ferroelectric Tungsten Bronze-Type Crystal Structures. I Barium Strontium Niobate Bao.25Sro.75Nb5O5.7g // J. Chem. Phys. 1968. - V.48. - p.5048-5053.

69. Trubelja M. P., Ryba E., Smith D. K. A study of positional disorder in strontium barium niobate. // J. Mater. Sci. 1996. - V.31. - №6. -p. 1435-1443.

70. Instrumental neutron activation and absorption spectroscopy of photorefractive strontium barium-niobate single crystals doped with cerium / Woike Th.,.Weckwerth G,.Palme H,.Pankrath R. // Solid St. Commun. 1997. - V.102. - P.743.

71. Gao M., Vikhnin V., Kapphan S. Dynamics of light-induced NIR-absorption of Nb4+ polarons in SBN:Cr crystals at low temperature // Radiat. Eff. Defects. -1999. V.151 (1-4). - P.51.

72. Wood D.L., Ferguson J., Knox K., Dillon J.F. Crystal-Field spectra of d3,7 ions. III. Spectra of Cr3+ in Various Octaedral crystal fields // J.Chem.Phys. 1963. - V.39. - p.890-898.

73. Light-induced Charge transport properties of Sro.6iBao.39Nb206:Ce Crystals / Buse K., Stevendaal U., Pankath R., Kraetzig E. // J.OptSoc. Am. 1996. - B.13. - p.1461-1467.

74. Contradirectional Two-beam Coupling in Absorptive Photorefractive Materials: Application to Rh-doped Strontium Barium Niobate (SBN:60) / Ewbank M.D., Vazquez R.A., Neurgaonkar R.R., Vachss F. // J. Opt. Soc. Am. 1995. - В 12. - P.87-99.

75. Marta L., Zaharescu M., Haiduc I. et al. Sintesis of barium and strontium metaniobate by using a presipitation method // 2nd Nat. Congr. Chem. -Bucharest, 1981.-Part 1.- 1.-P.235.

76. Глозман И.А. Пьезотехника. M.: Энергия, 1967. - 272С.1. X,

77. Bursiill L.A., Lin P J. Chaotic states observed in strontium barium niobate // Phil. Mag. -B1986. -V.54. -№2, -P.157-170.

78. Schirmer O., Thimann O., Woelecke. Defects in LiNb03-I. Experimental aspects/ // J.Phys. Chem. Solids. -1991. -B.52. -P. 182-200.

79. Schirmer O., D. von der Linde. Two-photon- and X-ray induced Nb4+ and O- small polarons inLiNb03.// Appl. Phys. Lett. -1978. -V.33. -P.35-38.

80. Иванов H.P., Волк T.P., Ивлева Л.И. и др. Сегнетоэлектрическая доменная структура в кристаллах SBN (статика и динамика) // Кристаллография. -2002. -т.47. -№6. -с. 1065-1072.

81. Кузьминов Ю.С. Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1982.- 400 с.

82. Arizmendi L., Cabera J., Agullo-Lopes F. Defects Indused in Pure and doped LiNbC>3 by irradiation and thermal reductions. // J. Phys. C.: Solid State Phys, 1984, V.17, P.515.

83. Гладкий B.B., Кириков B.A., Волк T.P. Процессы медленной поляризации в релаксорных сегнетоэлектриках // ФТТ. -2002. -т.44. -2. -с.351-358.

84. Шалимова К.В. Физика полупроводников. -М.: Энергия, 1976. -416 С.

85. Буш А.А., Чечкин В.В., Лейченко А.И. и др. Исследование монокристаллов барий стронциевых ниобатов // Изв. АН СССР: Сер. Неорган. Материалы. -1997. -Т. 13. -№ 12. -С.2214-2219.

86. Piezoelectricity in Tungsten Bronze Crystals / R.R.Neurgaonkar, J.R.Oliver, W.K.Cory, L.E.Cross, D.Viehland // Ferroelectrics. -1994. -V.160. -P.265-276.

87. Косевич B.M., Палатник Л.С. Электронно-микроскопические изображения дислокаций и дефектов упаковки. М.: Наука, 1976. - 224 с.

88. Фурухата И. Оценка и контроль оптических дефектов в ниобате бария-стронция // Изв. АН СССР: Сер. физ. 1977. - Т.41. - №3. - С.573-560.

89. Электрические и электрооптические свойства стехиометрических кристаллов ниобата бария стронция / Воронов В.В., Десяткова С.М., Ивлева Л.И., Кузьминов Ю.С. и др. // ФТТ. -1973. -Т.15. -С.2198-2200.

90. Uzakov R.H., Burkhanov A.I., Shilnikov A.V. The influence of the thermal and electrical prehistory on physical properties of relaxor SBN // J. Korean Phys. Soc. -1998. -32. -P. 1016-1018.

91. Balagurov A.M, Savenko B.N., Prokert F. Neutron diffraction studies on phase transition effects on a single crystal of ЗголВао.зМэгОб // Ferroelec-trics. -1988. -V. 79. -P. 153-156.

92. Воронов B.B., Десяткова C.M., Ивлева Л.И., Кузьминов Ю.С. и др. Электрические свойства монокристаллов ниобата бария стронция выращенных из стехиометрического расплава состава ниобата бария стронция // Кристаллография. -1974. -Т.19. -С.401-402.

93. Аномалии медленной кинетики поляризации релаксорного сегнетоэлектрика в температурной области размытого фазового перехода / В.В.Гладкий, В.А.Кириков, Е.В.Пронина, Т.Р.Волк, Р.Панкрат, М. Велеке // ФТТ. -2001. -т. 43. вып.11. - С. 2052-2057.

94. Крайник Н.Н., Камзина JI.C. О процессах переполяризации в магнониобате свинца сегнетоэлектрике с размытым фазовым переходом // ФТТ. - Т. 34. - С. 999-1006.

95. Исследование размытого фазового перехода в кристаллах SrxBai-х№>20б с помощью рассеяния нейтронов / Прокерт Ф, Балагуров A.M., Бескровный А.И., Савенко Б.Н., Сангаа Д.// Сооб. ОИЯИ. -Дубна.1. У" -1990.

96. YamashitaJ.,KurosawaT. On electronic current in NiO // Phys. Chem. Solids. -1958. -V.5. -P.34.

97. Dielectric Measurements on SBN:Ce / N. Wittier, G.Greten, S.Kapphan, R.Pankrath, J. Seglins // Phys. Stat. Sol. (B). -1995, -V.189. -P.K37-K40.

98. Savenko B.N. Sangaa D., Prokert F. Neutron diffraction studies on SrxBai. xNb206 single crystals with x=0.75, 0.70, 0.61, 0.50 and 0.46 // Ferroelec-trics. -1990. -V.107. -P. 207-212.

99. Prokert F., Balagurov A.M., Savenko B.N. Investigation on the incommensurate modulated structure of SrojBaojNt^Oe by neutron diffraction // Ferroelectrics. -1988. V.79. - P. 307-309

100. Боков В.А., Мыльникова И.Е. Электрические и оптические свойства монокристаллов сегнетоэлектриков с размытым фазовым переходом // ФТТ. -1961. -Т.З. -С. 841-853.

101. Grachev V., Malovichko G. EPR, ENDOR and optical-absorption study ofл I

102. Cr centers substituting for niobium in Li-rich lithium niobate crystals // Phys. Rev. B. -2000. v. 12. - p.7779-7782.

103. Е.М.Авакян, К.Г.Белабаев и В.Х.Саркизов Наблюдение спонтанного электрического пробоя в сегнетоэлектрических кристаллах ниобата лития. // Кристаллография. -1976. т.21. - №6. -с. 1214-1215.

104. Б.Б.Педько, В.М.Рудяк, А.Л.Шабалин. Влияние примесей металлов и у облучения на оптические свойства монокристаллов ниобата лития. // Изв. АН сер. физ. -1990. - Т.54. -№б. -с. 1171-1174.

105. Румянцев B.C., Богомолов А.А. Расчет тепловых и электрических полей в кристаллах триглицинсульфата при рассмотрении теплового эффекта Баркгаузена. // Сегнетоэлектрики и пьезоэлектрики. Калинин. -1978, с. 10-13.

106. Волк Т.Р. Фотоэлектрические явления в фоторефрактивных сегнетоэлектриках: Дис. .док. Физ.-мат. наук- М.: ИК РАН, 1995. 270с.

107. Hadni A., Thomas R. Laser study of reversible nucleation sites in TGS and applications to pyroelectric derection. // Ferroelectrics. 1972. V.4. №1. P.39-49.

108. Дабижа Т.А., Богомолов A.A., Рудяк В.М. Скачкообразные процессы переполяризации в сегнетоэлектрических монокристаллах, вызванные воздействием фокусированного лазерного излучения //Изв. АН СССР. Сер.физ. 1981. Т.45. № 9. С. 1635-1639.

109. Ниобат лития: дефекты, фоторефракция, колебательный спектр, поля-ритоны / Н.В.Свиридов, Т.Р.Волк, Б.Н.Маврин, В.Т. Калинников. М.: Наука, 2003. 255 С.

110. Франко Н.Ю. Связь реальной структуры и оптической неоднородности в монокристаллах ниобата лития: Дис. . канд. физ.-мат. наук.- Тверь: ТвГУ. 2001. 137С.

111. Н.Н. Большакова, В.М. Рудяк, Н.Н. Черешнева. Процессы перестройки доменной структуры в кристаллах группы титаната бария, вызванные изменением температуры // Кристаллография. -1997. -Т.42. -№6. -С. 1096-1100.

112. Салобутин В.Ю. Сегнетоэлектрические свойства монокристаллов ниобата бария стронция с примесями редкоземельных металлов: Дис. . канд. физ.-мат. наук. Тверь: ТвГУ. 2000. 130 с.

113. Исаков Д.В. Процессы переключения кристаллов ниобата бария-стронция, чистых и легированных, в импульсных полях // Автореф. . дис. канд. физ.-мат. наук. Москва, ИК РАН, 2003. -22 с.

114. Гринев Б.В., Дубовик М.Ф., Толмачев А.В. Оптические монокристаллы сложных оксидных соединений. Харьков: Институт монокристаллов, 2002. - 250 С.

115. Домены в кристаллах типа ниобата бария-стронция / Дубовик М. Ф., Колотий О.Д., Майсов Г.В, Назаренко Б.П. // Известия АН СССР.- Сер.Неорг. материалы. 1982. - 18, №6. - с.1008-1012.

116. Хромова Н.Н. Влияние точечных дефектов и доменной структуры на свойства кристаллов ниобата и танталата лития: Автореф. . канд. физ.-мат. наук. Л.:, 1975. - 36 с.

117. Vazquez R.A., Ewbank M.D., Neurgaonkar R.R. Photorefractive Properties of doped Strontium-Barium Niobate // Opt. Commun. 1991.- V.80. P.253-258.

118. Особенности электрооптических свойств кристаллов ниобата бария-стронция и их связь с доменной структурой / Т.Р. Волк, Н.Р. Иванов, Д.В. Исаков, Л.И. Ивлева, П.А. Лыков // ФТТ. -2005. -т.47. вып.2.- с. 293-299.

119. Уточнение кристаллическая структуры монокристаллов Sr0.6iBa0.39Nb2O6:Ce / Т.С.Черная, Б.А. Максимов, И.В. Верин, Л.И. Ивлева, В.И. Симонов // Кристаллография. -1997. -Т.42. -№3. -С.421-426.

120. Instrumental neutron activation and absorption spectroscopy of photorefractive strontium barium-niobate single crystals doped with cerium / Woike Th.,.Weckwerth G,.Palme H,.Pankrath R. // Solid St. Commun. 1997. -V.102. -P.743-747.