Упруго-пластические процессы в многоосных сегнетоэлектриках-полупроводниках при локальном воздействии механической нагрузки на примере кристаллов ВаТi3, и PbTi3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСШЕЙ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА. ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ /

. . .. /' ~

Специализированные совет К 063,52.08 по фгеико-математическим наукам

На правах рукописи

АНГЛАДА Ривера Хосе

УДК 537.226.4! Б39.4.019.3

ЛОТГО-ПМСТИЧВСКИВ ПРОЦЕССЫ В МНОГООСНЫХ СЕГНЕТОЭЛИСТРИКАХ-ПОЛУПРОВОДНИКАХ ПРИ ЛОКАЛЬНОМ ВОЗДЕЙСТВИИ МЕХАНИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ПРИМЕРЕ КРИСТАЛЛОВ ВаТЮ, И РЬТЮ,.

Специальность 01.04.07 - Физика твердого тела

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Ростов-на-Дону 1993

Работа выполнена- на кафедре теоретической физики Ростоз-скогочна-Дону государственного педагогических) института. Научные руководители: академик FAO, доктор ©га.-мат. наук, профессор Греков A. A.; ■ доктор физ.-мат. наук, • Крамаров С. О.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, т ' . профессор'Бородин В. 3.;

Кандидат физико-математических наук, , доцент Карпинский Д. Н.

Ведущая организация - Тверской государственный университет.

Защита состоится "12я февраля 1993 г» в 14.00 чесов на заседании специализированного совета К 063.52.08 в Ростовском государственном, университете по адресу: 344090, г. Ростов-на-гДону, пр. Стачки, 194, НИИ Физики РТУ.

С диссертацией наша ознакомиться в научной библиотеке

РТУ (г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148).

' ' 1

Автореферат разослан " " . 1993 г. -

Ученый секретарь''специализированного

совета К 063.52.08, кандидат ф.-м. н .^//'/Павлов Н. А.

ОНПАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современные представления об особенностях физики разрушения электрически активных материалов базируются на фекте их природной хрупкости .При этом величина энергии их разрушения соизмерима с энергетическими . характеристиками доменных и фазовых границ. Это обусловливает особенности хрупкого разрушения сегнегоэлектриков.

Специфика упруго-пластического деформирования и хрупкого разрушения сегнетоэлектриков проявляется в целом ряде эффектов характерных только для этого класса-твердых тел. Многие из этих эффектов еще не исследораны, например, сегнетомеЯаяический эффект (СМЭ) и сегнетопластичаский эффект (СПЭ). СМЭ заключается в образовании и росте трещин по заряженным доменным границам, которые могут даже при весьма небольших механических напряжениях приводить к. полному разрушении-кристалла. Это снижает надежность, целого ряда устройств. СЮ заключается в неупругом деформировании кристалла* за счет образования, и роста сегнетоэлектряческих ' доменов. ...

Наиболее сильное проявление СМЭ наблюдается при неоднородной . деформировании-кристаллов (индентирование, изгиб и т.п.).

• Наличие больших неэаэкршшрованных зарядов на доменных, границах приводит, вследствие кулоновского взаимодействия, к большим механическим напряжениям; которые и являются причиной разрушения кристалла. Численные оценки величин напряжений • показали, что они могут достигать значений теоретической прочности кристалла, что, по-видимому, и приводит к образованию аномально больших трещин. СМЭ характерен, только для сегнетоэлектриков и обладает целым рядом специфических особенностей. Например, следствием СМЭ является тревдшообразованиэ не на растянутой, а' на сжатой грани изогнутого кристалла.

СМЭ в- СПЭ обладают также гкшрннм характером, т.о. направление развития аномальных трещин зависит от направления спонтанной поларизаций рз . " .

Наибольшее многообразие различных свгнвгомвхашческих явлений наблюдается у многоосных сегнетоэлектриков-полупроводников, для которых оба эффекта фоточувствитбльш.. При воздействии ультрафиолетового освещения в фоточувствительной области размер аномальных трещин может быть уменьшен Солее чем в 2-3 раза. Причем, фоточувствигельными являются только те трещины, заряд на

/

берегах которых совпадает по знаку с зарядом основных носителей в кристаллах.

Выявление новых • и исследование уке известных ранее закономерностей процессов деформирования и трещшэобразования в реальных сетегоэлектршах-полупроводниках при. локальном воздействии механического нагрукения- позволяет получить ценную информацию не только для создания соответствующих теорий, но и для разработки конструкций контактных узлов чувствительных элементов в различных пироэлектричестве датчиках, а такие в »новых оптоэлек-тронных и акустооптических устройствах.

Вышеизложенное позволяем заключить, что решаемая в настоящей диссертационной работе научная задача выявлэния роли пот-проводниковых - свойств . сегнетоэлегаршсов в . процессах упруго-пластического, деформирования и разрушения является актуальной.

Целью данной работы является выявление основных закономерностей влияния полупроводниковых, свойств на процессы Упруго-пластического деформирования и разрушения многоосных сегнетоэлектриков на осноре Ватю3 и РьиОд, ;

- выявление 'особенностей этих процессов - при изменении . концентрации, типа и подвижности основных носителой^заряда за счет легирования и воздействия фотоактивного освещения на кристаллы с различным типом доменной структуры)

- построение качественных моделей,' повволямцих объяснить все многообразие полученттчх экспериментальных результатов.

Положения, выносимые на защиту.

1. Воздействие фотоактивного освещения на многоосный сегнетоэ.пектрик-полупроводшпс проявляется как фотопластический

эффект, который монет осуществляться двумя микромеханизмаш:

дислокационным (ДЛЯ РЪТЮ3 > ИЛИ ДВОЙНИКОВЫМ (ДЛЯ ВаТЮд).

2. Поверхностные заряды на границах выклинивающихся двойников обеспечивают полярность фэтопластического эффекта:. в кристаллах Р - типа фоточувствительными являются а-домены, выклинивающиеся

только на "минусовом" выходе с-домена, а в кристаллах п - типа-наоборот; фоточувствительны только клинья, образующиеся на "плюсовом" выходе с-домена.

3. У многосных сегнетоэлектриков-полупроводников сегнэтомэ-

ханический эффект при локальном воздействии механической нагрузки, заключающийся в образовании и росте трещин по заряженным двойниковым доменным границам, носит асимметричный характер. В кристаллах п - типа размер трещины, ориентированной навстречу ра, больше, чем вдоль ро, а в кристаллах р - типа - наоборот. Причем степень асимметрии треящнообразования определяется концентрацией свободных носителей зареда.

4. Изменение степени асимметрии трёщанообразования, вызванное фотоактившм освещением, приводит к уменьшению размеров больших трешин И определяется экранированием заряженных двойниковых границ носителями заряда, возбужденными светом н захваченными глубокими ловушками.

5. В а-домешшх кристаллах рьтю3 в результате постепенного подавления дислокационной пластичности при увеличении, времени фотоактивной подсветки • наблюдается не уменьшение, а рост образующихся при ивдентировавди.'трещин.

Научная новизна. Все положения, выносимые на защиту, новы. Впервые решены следулще исследовательские задачи:

• • - экспериментально обнаружены и исследованы фотопластисчекий а фотосегнетопдастический эффекты в кристаллах рътю3 и Ватю3.

выявлена полярность и инверсия при смене тота носителей заряда сегнетомэханического, фотопластичоского, фотосегнетомехани-ческого и фотосегнетопластического эффектов и изучены причины их появления; »

- показано, что фотосвгнетоштстический эффект является специфическим появлением фогодомэккого эффекта у сегнетоэлектри-ков-полупроводников,, который может наблвдаться не только в области точки Кюри, но, и вдали от температуры фазового перехода, а построенная модель образования 9СР клиньев позволяет количественно описывать экспериментальные результаты,- установлено, что дислокационный и двойниковый механизмы реализации фотошгастдческого эффекта в . кристаллах рьтю3 конкурируют между собой..

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и подробно обоуздались на 1-м Межведомственном семинаре "Физика прочности сегнетоэлектриков и родственных материалов" (г. Ростов н/Д, 1991 г.), Российско-американском семинаре по физике сегнетоэлектриков (г. Санкт-Петербург, 1992 г.) и на хш конференции по физике сегнетоэлектриков (г. Гверь, 19Э2 г.)».

Публикации и вiuiал автора. По тема диссертации опубликовано- 6 печатных работ. Автором получены все экспериментальные результаты исследования. Он так::е ' участвовал в разработке всох ко,делай", объясняющих особенности упруго-пластических процессов в кристаллах Заисх и PbTiOj при локальном воздействии механической нагрузки. Опубликованные по теме диссертации работы выполнены совместно с д. ф.-м.н., академиком РАО А.К. Грековым, д.ф.-м.н. С.О. Крамаровым

•л к.ф.-м.н., Л.Г. Розиным. Совместно с С.А. Турином были получены экспериментальные данные по фотопроводимости кристаллов. В работе использовались кристаллы ЕаТЮд, БаТЮ^+Fo, EaTiO^+Gd, PbT103, полученные л.М. Кацнельсоком в ХНИЛ РГПК.

Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения к списка литературы, изложенных па 130 страницах'машинописного текста, включая 42 рисунка, 2 таблицы н список литературы кз 103 Hai&IOHO-SaHKK.

Первая глава посвящена анализу существующих представлений сб упруго-пласьлескшс процессам дефорлащж и разрушения кристаллов при локальном воэдойсташ: мэханическоЗ нагрузки. На основе литературных данных обсуадаются «одели упруго-пластического контакта при внедрении алказного пирамидального шгдзнтора Вшскерса 7. роста магистральных трещкл в твердых телах. Описаны известила результаты о влияния внешних (¿акторов, например/ электрических полей н фотоактивыого ссзещэяия, на упруго-пластгааскЕэ явления в полупроводниках. •

На основании обзора литературы были рассмотрена современные представления о влиянии фотоакгнзного освещения на-упруго-пластический процесс Абфармац®: и разрутания кристаллов. Это позволило сделать заключение, о том,- что активизированные светом носители оказывают существенное влияние на -процессы деформирования и . разрушения полупроводниковых кристаллов, причем,' как правило, опосредованно через подвинность дислокаций или другие механизмы минропластичностя. В евгнегоэлвктриках дополнительным фактором, оказывающим влияние на деформацию и разрушение кристалла, подвергнутого воЕдействшэ фотоЕКтиЕШГо освещения, является доменная структура.

Е заключении первой главы формулируются цели к задач!! исследования.

Вторая глава посвящена описанию и обоснованию методов и объектов исследования.

В настоящей работе исследования проводились на "модельных многоосных сегнетоэлектрических кристаллах 1ш основе Ватю3 к ььтю3.

Изменение полупроводниковых свойств кристаллов осуществлялось за счет их легирования Гв и са. сравнительные характеристики упруго-пластических и полупроводниковых свойств исследуемых кристаллов приведены в таблице 1, где в качестве коэффициента упруго-пластической деформацст выбрано отношение размеров образующейся трещины к величине диагонали отпечатка ийдентора Виккерса.

Несмотря на сложность напряаенно-двформарованного состояния кристалла вблизи отпечатка индентора, емвнно локальное воздействие механической нагрузки позволяет получать стабильный рост трещин и двойников одновременно, что принципиально для достижения поставленной в работе цели.

В связи с тем, что упруго-пластическая деформация кристалла является релаксационным процессом, все исследования проводились с учетом его времени релаксации. На рис.1 приведены зависимости размеров образующихся трещин и двойников в в»Т103 от времени.

Метода избирательного химического травления, отработанные в работе, были использованы как для исследования доменной й дислокационной структуры кристалла, так и для выявления основный типов носителей заряда по знаку вкранирувдих зарядов на границе» встречных доменов.

Для изучения влияния неравновесных носителей зарядов нй процесс разрушения и деформации Крйс*аллой, ' использовалось фотоактивное освещение. Для освещения применялась ртутная лампа ДРШ-250, дахщая в ультрафиолетовой области освещенность около 12500 люкс, угол падения светого пучка а в 20°, расстояние между источником света а кристаллом было л - 20 см. Оптический спектр используемой лампы заведомо перекрывал всю полосу фоточувствительности исследуемых кристаллов.

Так как воздействие освещения на процесс разрушения может быть связано не только с воздействием фотоактивного облучения, но н с нагреванием поверхностного "слоя кристалла, в установке был использован специальный водный светофильтр, который позволял избавиться от температурного градиента на поверхности образца.

В связи с поставленной в диссертационной работе задачей

Таблица .1. Сравнительные характеристики упруго-пластических и полупроводниковых свойств исследуемых кристаллов.

кристалл упруго-шастич. КОЭффИЦ. s - о/а удельная алектропров. ( 10" "ом^М-.1 ) основ.ТИП носителей.

•BaTlOg i в 0.62 п.

BaTlOg + Fe 7 10 Р

BaTlOj + Gd б ■ 76 п

PbTlOg 3 390 р

61»ем«, мим

Рис.1 Времвшше зависимости размеров трещин (С) и двойников (L) в BaTiOj.

выяснения вклада полупроводниковой подсистемы в процессы улруго-гагастзческого . дефоргарозания и расрушокия многоосных соттэтсэлектрккой-полупрсзоднжсов, била предложена классификация наблюдаемых физических эффектов (как уясэ известных ранее, так и обнаруженных впервые ). Для списания проведенной 1сл8ссификации воспользуемся схемой, представленной на рис.2.

При выборе названия нового ' эффекта мы пользовались уже устоявшмисп традиционными пазвазшямп (например, фотомеханический и фотошастичоскуЛ ), вюттяш пр;: этом соответствующую добавку, характеризую:®*) спацийяку детого сф$экта. Шжо перечислены продставлешше в схеме эффекты. ■ Согнетомеханический еДййкт - образование и рост тролин по заряг'.ешшн двойниковым дсменчын границам.

С ото сегпототахашч еский зффек? - вллянш ([шоактлвного облучения на сегн&тсжацнчвсккП эффект.

Согнетопластичосипй оЗДтт - мвхешсм деХортглраввшя кристалла за счет образования и развития септегоэлвгарических двойников. (Готосзгнэтоппастпчосхда аЗфвкт - влпяпио фаюактпшюго облучения на сопготопластпческяй е-йс-кт.

Полярность порочислепзщх sinne оф$октов - влияние па аффект исходного исправления вектора спсетошой шдяркеацил.' Нппорспя офсетов - ия'опошо поздаоотв. сФХ&кта при смене основного типа поспхалоЛ еардда* .

П -ттстьос; глот;о щ-тводсст результата этсолздозмгай фотошастн-чосшгс явлений! ri- счянодомоггщх тфяЬ»шэк сзгяотсзлокгргпкзп-палу-прсвсдпзкоп тотпагояальпоЗ с^-ттр!»

В раздело S.1 прэдгс^зка- №до.пь обргсозита SO? клиньев при звдсняфоваяш . сч!01юдсиешт киагосеичх сгкютоадехсгрячоскпх кристаллов.. Получена .формул»; «шгтеаз-ая размар клина l с KwpysKoa Р щ югдонаор и удолыюя шворяюсгнсй снертией стенки г •• " •

L - X , • (1)

где х - безразмерный коэффициент. учйткванщй неоднородное распределение мэгашческях кащтзтгой вдоль клина. Из форлули (1) следует, что изменение дошагай, структуры при локальном дефоргшрозанин носит стабильней характер и контролируется величию® Р. Уменьшение поверхностной энергии''■ у приводит к

Схема исследуемых в работе эффектов

* Инверсия СПЭ

» Полярность СПЭ

»» Сегнетопл. СПЭ

« Инверсия ФСПЭ

*« Полярность йСМЭ'

** Фотосегнэтомехан. эффект ФСМЭ

Инверсия СМЭ *

Полярность СМЭ

Сегнетомеханич. „ эффект СПЭ *'

инверсия ■ ©сш *

полярность шга »

фотосегнетопл. г аффект ФСПЭ *

полярность ф11э

УФ

: Облучение

ИНДЕНТИРОВАНИЕ

* - ранее неизвестные эффекты »» - обнаруженные ранее, но не изученные эффекты *** - изученные для других классов кристаллов эффекты

Рис.2

' 9

большему размеру клина при той же механической нагрузке.

В разделе 3.2 приведены экспериментальные результаты ш ' научению упруго-пластических процессов в многоосных сегнетоэлек-триках-полупроводкиках при вддентировании. Образующиеся ■ при локальном деформировании поверхности о-доыенов, а-домены имеют вид тонких полудисков, уходящих вглубь кристалла, линии пересечения этих дисков с индеятируемай поверхностью параллельны направлениям [loo] и toio) (см. рис.За). Детальное рассмотрение сечения дискового домена, представляющего собой клин, указывает на то, что при индентированш "положительного" выхода ра в с-домене, вершина клина заряжена положительно. В случае индентирования "отрицательного" выхода с-домена, вершина клина будет заряжена \ отрицательно. Наличие зарядов на двойниковых стенках приводит к влиянию на рассматриваемые процессы полупроводниковых свойств изучаемых кристаллов.• \

В раздела 3.2.1 приведены экспериментальные данные, полученные на кристаллах Ватю3. Непосредственные наблвдойия показали, что после разгрузки Евдентора. а-дсменные клинья упруго релакси-руютдо почти нулевого значения, а аатоы начинает медленно расти под действием остаточных,папргкешй. Прг&изатвльпо через 10 мин. ; рост клйньев останзвлазоэтся. Роггзр а-дЬйзшого клина (диска) в месте bro пересечения ó твергнрстьо фиксировался как конечный результат експерпыэнта. .Дгишо для. частых;- кристаллов Ватю3 и кристаллов BaTiOj* о добавление« aérosa прзводоны в таблице 2. Из таблицы следует,, что,, во-тарзых, двоГТнтпсзиа каханизи деформирования проявляет поляргше свойства, то есгьрзгизры а-доиевных двой-циков; образующихся при иддептироваипа "+" и о-домэнов, .отличатся. Во-вторых, полярность даоЗншсового .иэханизма деформаций шеет разный знак в крзсталлах п-тпла □ р-типа, В-третьих, размер двойников в металлах BvriOj+FeV'npeBOCBwar раэгэр двойников в налигированяда BaTioJ ( что связано о об^ей больней проводимостью легированных кристаллов, т.е. с большим Экранированием зарядов на двойниковых стенках, а, следовательно, со сни&ением их поверхностной энергии.

В разделе 3.2.2 приведены экспериментальные данные, полученные на кристаллах рьтю3. Отличие в картине упруго-пластических процессов при индентированш с-дом?нного рътю3 преаде всего проявляется в том, что на происходит образования а-доменных двойников. Вместо них обнаруживаются полосы скольжения дислокаций и зона растрескивания (см.. ряс.Зб). При этом следует отметить.

• . II

Таблица Размер возникающие в результате воздеЛотввя ин-дентора а-доменных клиньев (Р «? 40 г.).

Кристалл / ■ Выход домена (Назначение Размер (мкм)

ВаТЮд положительный 57 * 3

отрицательный 1. _ ■■■;■. ' 70» 4 •

ВаТЮ3 + Г» положительный -У* ' ■"'.' 122 ? б ч

отрицательный 110 * 4

• • •« ■ • • • ••

«I«* • • ••

ь. * *

• • • • • • ••

• 0

а)

0)

Рис.з. Вид гоны пластических деформаций при локальном дефс

мировании с- монодоиенннх кристаллов! а) - ваису о) - рътю.

3"

и

что кристаллы рьтю3 намного более плаотичны, чем в»тю3. При той же нагрузке на индентор размер,отпечатка в рьтю3 более чем в 2 раза больше, чем в Ватю3, т.е. его микротверцость в 4,5 раза меньше. Размер дислокационных розеток в рътю3 в несколько раз превышает размер отпечатка, что свидетельствует о достаточно высокой подвижности дислокаций. В в»гю3 обнаружить такие дислокационные розетки вообще не удается.

Дислокационная пластичность также проявляет полярные свойства, заключающиеся в том, что подвижность дислокаций у выхода с-домена больше, чем у выхода с-домэна.

В разделе 3.3 приведены экспериментальные результаты по изучение влияния фотоактивного освещения на двойниковый механизм пластичности. Наличие заряда на двойниковых стенках при локальном деформировании приводит к заметному влиянию фотопроводимости на процессы деформированная крюталлов, На рис.4 и 5 приведены зависимости размеров двойников от времени предварительной засветки s времени выдерюси в темноте (там же приведены зависимости от времени сквозного фототока I). Следует отметить,' что "+" и выход с - домена дают качественнее различие. В кристаллах ватю3 (n-тип) чувствительным к освещению оказывается размер клина, возникаюцего при ' ивдентированюа . "Ч" с-домена. Размер клина, возникающего при вддентнровании с-домена, под воздействием ультрафиолетого света 'не изменяется. В кристаллах B»Tio3*Fe (р-тип), наоборот, чувствительным« фтюктивному освещению оказывается только' размер двойпиха, " возникающего при индентировании с-домена. Хорошая корреляция временных

зависимостей tit» и Kt> ооуоловйена тем, что в прыяковый механизм фотопроводимости и степень экранирования заряженных стенок определяются концентрацией основных носителей заряда на мелких уровнях в запрещенной зоне. "/; '

В разделе 3.4 приведены результаты ш изучению влияния фотоактивного освещения на дислокационный механизм пластичности в кристаллах PbTio3. На "+" выходе с-домена влияния освещения не обнаружено. На выходе о-докена фотоактивное освещение приводит к уменьшению количества дислокаций и размеров дислокационных лучей.

В четвертой главе приведены результаты исследований фотосег-нетомеханического эффекта (вО0) в а-монодоменных кристаллах.

ье-)

т

М

К

200 ' 1вО 160 140 12о 100

.....1 ■

'—■ ■ ■ ......-

».(..Ж.. н 1

О1' 4 0 412 16

б!>вМЯ| ммн

' ' ......а)........

го

4 О г> 12 ' - 16-' ' 20 В*ОИЯ> " МММ .

. ' 6Г . ■

Рис.5. Завпсшэстн от времена рээлэров а-доиепных клиньев (а) и фототока (б) в ВаТЮ3+Ро (р-иш), V-г-смонт включения освещения, ^-момент внклшеши осаевеная.

заключающегося во влиянии света на рост трещин по заряженным доменным границам, которые возникают в результате локального деформирования поверхности а-монодоменного кристалла. Рассматриваемые трещины на порядок превыыаит по размеру трекдшы, возникающие прд той же нагрузке в с -доменном кристалле, и близка к размеру а-до-мэнных клиньев, описанных в третьей главе. 'Еознцкпсаашю "аномально" больших трещш: составляет сегнетомеханичвскЕЗ с<Мшст (СМЭ). •

В разделе 4.1~приведеш результаты пссл едавшая СМЭ в icpnc-Tаллах БаТЮ3, BaTlO^+Fe И PbTlOg. УСТаКОВЛеЯС, "ТО бонз упруго-пластических' дефорлавдй вокруг -отпечатка шдентора клеет нзеклмэг-рячный характер (pic. 6). Это внргсшется в различной, величине трещин и приповерхностных с-домеиов, растущих навстречу вектору Ра и вдоль него (полярный характер СМЭ). При этом одна из. зарянешых стенок, примыкающих к отпечатку, шэет полопггелышй заряд, а другая - отрицательный. В чистых кристаллах Ватю3 (п-кш) трещины растущие по стенке, почти; в 2 раза про в о сладят трестырастущие ло "+" стенке. В кристаллах BaTio3+Fo (р-тип), наоборот, трещины, растущие по "+" степкз, Оолшэ трещпн, растущих по ."-" стенке. В зтом проявляется шшорспя полярного характера СМЭ при смене знака основного носителя сарда. Указанные, особенности СШ объясняются азеранировгшием заряженных ' стопок, за счет слабой проводимости, зз.!ещейся в расе,\:атрйваеа2х кристаллах. В кристаллах рьт103 СМЭ отличается от . рассмотренного еышо тем, что прш'оверхностные с - доионц ■ разбиваются па множество доленоа, образующих а-с-доменнув слолстуа структуру. Б результате трещшш

шеют иатомашшй вид (рис. 66). '..,-'

В раздело 4.2 приведены виеперпыбнталыша результаты по влиянию 'фэтоактивного освецэшя ца депортирование кристаллов. • На рис.7а показаны, зависимости размеров. трощш от времени воздействия света на кристаллы перед дефордарованием. В отличие от фотодоман-ного эф$окта, рассмотренного в третьей главе, воздействие света продолжает сказываться после • выкютеняя света болве длительное время. Это связано с тем, что со слабо заряженным шишом могут взаимодействовать только заряды, находящиеся на иелйи уровнях в запрещенной зоне, в сильно заряженная доменная стенка, вскрывающаяся трещиной, взаимодействует с зарядами, захваченными такие и глубокими уровнями. Так как концентрация зарядов на глубоких ловушшх релаксирует модяешо, последействие фотоактив-

Рпо.6. Вид зоны пластических деформаций при локальном деформировании а-домешшх кристаллов; а) - Ватю3$ б) - рьтю3. 1-а-домен, 2-приповершостные с-домены разлого знака, 3-отпечаток вдцеятора, 4-трещаны, б-а-с-доменная слоистая структура.

• Рно.7 Зависимости размеров обрззукпдася трещин (С) а фототока (I) от времени. а)-ватю3, ц) Е»Т103+с<^ момент включения освещения, вшслвчзния. освещения.-

ного освещении растягивается на десятки минут. Необычно проявляется ФСМЭ в кристаллах Ватю3 легированных си. В этом ' случае стационарное значение фотопроводимости оказывается меньше не только максимального значения, но первоначального темпового значения проводимости. В точном соответствии с изменением фотопроводимости изменяется и размер образующихся трещин (рлс. 70).

В раодоле 4.3~1тривадены экспериментальные результаты по изучении фсмэ в кристаллах рьтю3> В отличие от ватю3 фотоактивное освещение приводит не к уменьшению, а к увеличении роста трещин. Причом размер трещин быстро увеличивается и быстро уменьшается при включении и выключении освещения, соответственно. Кро™е того при освощении "улучшается" форма приповерхностных с-домонов и трещин, приближаясь к виду зоны пластических деформаций, наблодаемых в ватю3. Указанные особенности ССМЭ в рьтю3 объясняются тем, Что освещение оказывает гораздо, большее влияние на дислокационную пластичность в рьтю3 , чем на механизмы двойшпсования и трещино-образования. Уменьшение дислокационной пластичности- под действием освещения (в кристаллах Ватю3 она всегда очень низка) приводит в рьтю3 к перераспределению анергии деформирования в пользу двойниковой пластичности и трещшюоОразовшшя, вызывая рост рааче-меров. "аномальных" трещин и приближение общего вида зоны пластического деформирования к виду, получаемому в крюталлах ВаШ>3.

ОСНОВШЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Выполненные в рамках настоящей работы исследования позволят1 сделать однозначный вывод о существенном влиянии полупроводниковых свойств на упруго-пластический процесс деформации и разрушения многоосных сегаетоэлектриков. Этот главный вывод диссертационной работы вытекает из результатов экспериментальных исследований, в которых изменение концентрации, типа шш подвижности свободных носителей зарядов приводило не только к изменению количественных характеристик процессов упруго-пластического деформирования кристаллов, но и даже к смене основных механизмов деформирования и разрушения кристаллов.

В работе впервые обнаружены и исследованы следуюцае неизвестные ранее физические эффекты!

1. Полярный характер ( то есть зависимость от исходной

ориентащм сггонтшшсП' поляризации кристалла) сегньтопласти-чвского, фотосегнотогсластического и фотопласткчоского эффектов.

2. .Наличие инверсии ( то есть гошюа изменение полярного характера эффектов при снопа основного типа носителей ) для сегаэтопластического, фотосегнетошастичвского, сегнетомоханичос-г.ого :! фотосэгнетомехашческого эффектов,

3. Существование фотодомоиного аффокта вдали от температуры фаэозого перехода при локальном воздействии мехшшчоской нагрузки ( фотосегнетопластическиЯ эффект ).

.Кроме изучения новых эффектов, перечисленных выио, подробно исследованы yrie известные ранее оффактш сегнотопластичоский, фотосегнетолластический и сегиатомеханический. Установлены основные мккромеханкз:;ы я услозия их рэализавдя в кристаллах с различным типом доменной структура и о различи«,? тютом' основных носителей заряда.

Используемые в работе параметра ( размеры образующихся доменов, трещин и лучей дислокащкняшх розеток ) позволяли но только качественно охарактеризовать тот кли иной э^фокт, но и в целом радо случаев проводить их количественное сравнёгаго.

При изменении полупроводнняовых свойств кногоо сных согнотоэлектриков-полупроводников ( за счет логировшшя и Оотоактивного оовег:е:шя ) моает ¡геблздаться шиуроигля перечисленных выше аффектов, - что обеспечивает шагоо0ра::ио наблюдаемых экспериментальных результатов'."

Оотоактивное освещение моает как стимулировать ( np:-s Оотоштстическсм" оффектэ ), так и подавлять ( при фатосог-нетокеханическом эЗфекте ) процесо троизтоебразования при яцдонтировании кристалла.

Построенные в работе модельные представления упруго-штстического деформирования и разрушения позволили с одшшх позиций рассмотреть- все многообразие наблвдеёкнх окслоримонталышх результатов.

Основные результаты диссертации излсаенн в-следующих работах;

1. Греков А.А., Крамаров С.О., Розин Л.Г., Англада X. Влияние освещения на рост тронет по заряженным доменным границам avrio3 // Пьезоэлектрические материала и преобразователи. - 1991. !i»n.9. -С. с,-9.

2. Крамаров 0.0., РОЗШ! Л.Г., Англада X.. Турик С.А. Шшчм»

проводимости кристаллов на рост трещин по заряаеншш доыенншш границам тптаната бария // Тез. докл. XIи конф. по. физике сегнетоелектриков (г. Тверь, 15-19 септ. 1992 ?.).- Тверь; Изд-во ТГУ. - 1992 - Т.1 - 0. 129. •

Е. Греков A.A.. Крамаров С.О., Розш Я;Г.. Англада X. Влияние фотоактивного освещения, на упруго-пластические процессы, при микроиндептированин кристаллов рьтю3 // там se. - Т.2 - С. 73.

4. Греков A.A., Крамаров С.О., Р0знн Л.Г., Англада X. Влияние освещения на рост трещин в кристаллах ВаТЮ3 // Кристаллография. - 1993. - Т.38, вып.1 - С. 78-81.

5. Grokov A.A., Kraeai»ov S.O., Rozln L.G., Ahgflada J., Turlk S.A. Photo-mochauiio-f erroe leotr io of foot in tha crystals of BaTiOj type. // Ferroeleotrios. - 1992.

ríiy РПМ 2-108 100 1993