"Внутренний" 90 градусный домен в монокристаллах типа BaTiO3 тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Р г 5 ОД

- ° ндр ям

Нл правах рукоппгп

Б01>0ДШ1Л.Всрушш0^Бпктот)овпа...

" ВНУТРЕННИЙ" 90° ДОМЕН В МОНОКРИСТАЛЛАХ ТИПА ВаТЮз

- -г'

Сгтещтлыюсть 0г.;0'4;07~'фиоика твёрдого тела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной ст-пкшп ^7чпдй;кп;^ Т!Я-ЛГ

Рсстов-иа-Дону

1995

Работа шиадаэнз в просШшюй лаборатории фаза» твопдого тола Ростовс;:ого~іга-Дону государственного педагогического уюшзрслтоїо. ’ ■

Научные руководители: академик РАО, доктор физико-математи-

чэских наук, профессор Греков Л.А.;

, доктор физико-математических паук,

профессор Крамаров С.О.

Официальные оппоненты: доктор физикочлатжатичемкит наук,

, профессор Дудкевич В.П.;

- доктор физико-математических наук,

. профессор ГГрасолов Б.Н. '

■ Ведущая организация - Тверской государственный университет.

Защита состоится "$/{" 1995 г. в /9' а? часдв на

заседании специализированного совета Д 063.52.09 в Ростовском государственном университете по адресу. 344090, г.Гостов-иа-Доку, др. Стачки, 194, НИИ'физики РГУ. ' .

С диссертацией иошо ознакомиться в научной Сиблиотеко РГУ (г. Ростов-на-Дону, ул.. Пушкинская, 148).

Автореферат разослан *ЯЗ "фгМаия ХУЭ5 г.-

Ученый секретарь специализированного

сорета Д 033.d2.09, кандидат ф.-м. к. Лі/ / Пчвлов А.Н.

'/6 С і. ’**

. ОБЩАЯ ХШКЩ’ИСТША.Р.ДБОТЦ__________________________

Актуальность теки. ' __

. -Лучение домятых' 'границ' "яттгся вэжо» ^одлмнгашюа иро&лгмоП физлшг сшчгогоэдектриксн. Наименее изученными ь* гаетоящво время яшшются пе-Г80° дпмзшше гра.мды. Для хртпзллаз типа |\чт«о,.( нчх'5»!Т!яп:гя п тогрпгональиой фазе, это 90° домяншо

ГрСЬ'!*Ш1. '

. 11ри.. локально* - нагружении—огазплоге^ТШмоетчм" ~ с<эт лтп, "пиутреплет" 00° ОЛ!ИОЧПЦО_ДОМ8Ш.-КЯ.СЕП^ли-го«~-~

«««»»»■ "пстг. тг.таз лУ^-кч ;::,‘зпт дао вэогпуим Ш'рги'.’икио грьчшцч п образуются черта характерная прока "орщстют" при паздсйстт:и дскпльиоЛ погрузки стред&гожпоП педаптш. Птл "впутрептю" ю'.'нш пата обпаруковн, по-вадвному, гаюрше и. позволяют исследовать ' условия образов&шш 90° домэпп но нп повортиостк кристалла, как этоТ обычно происходит, а в его объомо. Гагаго результата имеют принцвпиальноэ значении для кзуюшш 'йриродн двойшпеов п гэг'нотоялйктротоскгх. красаялл»*, •• ««к • кгг: " ;тст;;г;-^я:гь плгятгрч иодархетат:: гч и;.■

пл.|“олр:;ссг;,-:н;1Я ог-1'н=|гс";л’>с?:г:')г;;сиу деяеякш я 1:■

Процесс л 'ЧИ'ЪСЫ'' К!ДП.

К;”,'.;.) гад',} фчг.д^гипзлиз» тгдазикЯ й’ззш-.' УСС;.;-» 1-:= 1

1:гс1;7 п )».•;« а} !*:г.п.адт:и'; нсганш. Вочгаршк, с )л-;..-ч>'М 'ц-.— г'- ■ Д'^еьш;;' структур для дх:"р<:,и,, 1Хкгл сч-ру'/лур1.; на Ь'о° домзшшу. стспках, у*~ о>ч;.•

1; :’.."ГГ). 1И'г.Ч’.'Г рлд ПВДССТЭТКСЗ, КО 10} и'1 ■

!а'.) ?>' чр-.о;.':.'," п. !г;:: г.еио.':; ::пг.п.ш:я 00° дс^линмк 1тм!!"!,__ о. ^

^ а.-'у»'^--<.^>74”>"-ггг,г1,уд~'ссздап1;а ппобходитол рзопо^п "чп о.гогдго .... 1^. ■ • ■ ■ " ' '’ .

' /'.'5 '’11 !;г,.1 :■

■. и.:;^»;1»,^п,м“г7‘пирапрмютьсгя">т*

"г.г..) Г'п 'р:т:п л :.,с'-ипуп,!'тн'о:г^п тгяг'.’^трч мог/г бэть ход’1'*»' [.г« тс'к^шсп кр'тозчг» п? ветхий*;» яч»огг> «л^мт^п. Г; ,■ ••'••д.'!вр-цоесма, ц^чвдодетк стоя лпка»м»л« .«..«г...............................—-

■. : . / . I ■■■■,■ 1: -■ ■> )'■• ■' >.■ ,

••• •• • .• '■ !.

■ Сгг23Г*~ТПС5 33««.Г, Ноииг15<ал'«' »х*т^ у:г \ . ' !.< •

таких исследований. .

Целью настоящей работы являотся:

гТшвление основних закономерностей процесса формирования и исследование свойств шюрвао обнарушшшх нами одиночных

внутренних 90° доменов в кристаллах натю^ под локальной

механической нагрузкой;

- исследование влияния воздействия внешних факторов

(фотоактпвного .ультрафиолетового облучения, температури, различных электрических и механических граничных условий,- .отжига в восстановительной среде, введения нримосей и др.) на процессы образования внутреннего 90° домена;

- исследование полай критических механических напряжений,

приводящих к 90° домэшюй переориентации: ггри локальном

нагрукэнии; '

- иострооние качествошшх моделей, объясняющих релаксациешшэ

явлепш., сопровондаюдае образование и исчезновение "внутреннего" 90° домена. .

Научная новизна. - • . _

"Все ноложёнияГ'внносише на эащжу, нови. Ипорвне рошены следующие исследовательские задачи: .

- сконструирована установка, для исследования динамики 90°

доменних переориентаций под локальной механической нагрузкой,

совместимая о дополнительными приборами и приспособлениями дли температурних исследований,_фотоактивиого освещения, исследования импульсов Еаркгяузана;

- проведено исследование динамики ироцесйон локального

деформирования с-докешшх- кристаллов 13аТ103 под локальной

нагрузкой;- ' -

- в С--Д0М0ШЮМ кристалле Витш3 - под локальной нагрузкой

исследос зна возможность формирования "внутренних" и-,доменов;

• исследовано влияние изменения свойств кристалла на динамику "внутреннего" 90° домина; '

- исследован адакт Баркгаупено в с-домишшх кристаллах в;Л'ісі;і

под локальной механической нагрузкой; .

- исследована динамика релаксациошшх процессов при циклическом

локальном нагруїіеіанї кристалла; . _

- рассчитана і'мрма критической области в объема кристалла, внутри

- Г) -

• _ * _ ____. _ _ - _ ____________________________ _

кст'-роЛ мохпиичоси’е нчпряхоїшя достятсчш: для 00° поко.*юП переориентации, в тс" число - . с учетом механических - и

электрических граничних условий;

— рассчитана фор.'.'.а .областей, .''запрещенных" ..для 90 дименисЛ _ переориентации, в том числе - с учетом механичнолих и

електричоских граничите условий;

'исследобано’ пл-ля!гле~'мохашпэских'* и электрических--■ граничных-

\гп иа мшаииии. "ЯЇИ/ТПШШПГП " 90°- лсьшпа:. _ . . .

^ -^ц^діііиїлрии'іі'і нитіі№,Штаи.,У'1‘"'ИУ,:-Г/^дв

_ ттпг'гтупвтто— гиитіїугчипнннн— милило.—дішагмілп .

переориентаций под действием лохадыюЛ нагрузки.

Положения, шносише на защиту: .

Г. Б объёме с-домешюго монокристалла типа. патю3 возг.кшга образование стационарного, "впутренного” а-домона, ші одна из границ которого не выходит на поверхности кристалла и не

замыкается на других доменах. ' . • .

Кинетика. образования.........такого _ "внутреннего" « домена

■ч-ар.эктериг.уотся стадией, "окритого" зарождения с хар^ктерілм я'^ем.чі^м релаксации, пр'дче'1. зяепспнссть іпТ(3/Г) - линьки:!. (г •чкадия лекальная сшіа, впяпвпздая обрпаовгчив домена).

3. Механические Гр'ШПЧІШО условия (коэффициент трения іЯО—іУ кристаллом и нод^о.ккоП, тожаша кристалла) окяаиваот су*¥мго»иио.э пляяні» на водкчппу а. В то вро;:я кеч одактрич‘сиио гршгпшо УСЛОНИЛ (рЄ!И!!.!іі "холостого ходо” И "короткого -ЗЗЖКСЯКЯ") --

ТГМШГО І.УЇІ1ЯШЇЯ Г.в ОК'іЗЧІЗ'іі /Г.

4. 1т-т:и:и1ю_ полушуподчшгорих споЯогр кристалла _ (Ооэдеал">".и фотопктлгого облучения, введенно примесей и Т.Д. 5 пр-лводтп-^

Ч'Ті;’.і зльні.’.1 ил:-її:''1-”1 ■' 1, г.'1 . ..■^ГіГ.Лй ~<сг:г"пт. т егрет"*;'™? ^чі* ,

■;іі'гг:Т!іі:;х г^-ряд в яч ти,.-::,’їи:г Т"о0 дегу'чнгх етгпкчх.

Апробация работ». і -

~ї>сиовіше результати диссертационной работ докладывались и оЛрухдяпипь па в международном семинаре по .физике

(Мгнетоэлектрниов-тіо.пупрС'Подникоп (г.Гоотсв-яа-Доьу, 19ЛТ),

В «эадудародвом гишеяиуш _ но Се^ЯСТОЭЛвКТрИЧОСТВУ (СаІД

Ранішігтон, Т933); • .

З «ожлучооодпем симпозиуме по дпмеиюй структур. г.'РГН0Тоэлеитр:ткоз и рдопеянх матораолсв (Закопане,; Польша, « ‘ ' •

/

Г994); . ■

6 Международном семинара по физика сегнетоэластиков (Воронек.1994); Б русско-японском симпозиуме по форроэлектричэству (Москва,

1994); ■ ' . ' '

Международной конференции "Электрическая релаксация в высокоомных материалах" (Санкт-Петербург, 1994). ' ■

Возмоуюсть создания "внутренних" 90° доменов путем приложения локального 'механического напряження отмечена в' "Важнейших результатах в области естественных, технических, гуманитарных и общественных наук за 1993 год", в отчете РАН. '

Публикации и вклад автора. По теме диссертации опубликовано 12. печатных работ. Автором получены все экспериментальные результаты исследований и большинство- теоретических расчетов с применением ЭВМ. Он также участвовал в их обсуздешш и разработке всех моделей. Исследования эффекта Баркгаузена проводились совместно с Черешневой Н.Н. Расчет внутренних механических напряжений в кристалла’ Ватю3 с учетом граничных условий проведен В.В.Мвдорским. ' - -

, Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: . '

Г. А.А.Греков, С.0.Крамеров, -В.В.Бородина. Динамика процесса локального деформирования ■ с-домешшх кристаллов

полупроводникового БаТЮд. // Тез. докл. ■ 6 Мввдународного семинара то физике сегнотоэлектриков-полупроводников, • 1-4 июня 1Э93г., г.Ростов-на-Дону, с.47. .

2. А.А.Греков, С.0.Крамаров, Л.Г.'Розин, Х.Р.Англада, С.АЛ’урш:,

В.В.Бородина. Механический фотодшенный в^фзкт в кристаллах BaTio3 вдали от точки Кюри. // Тез. докл. 6 Международного семинара по физике сегнетоэлектршсов-полуправодников, Х-4 июня 1993г., I.Ростов-на-Дону, о.5.

3. А.А.Grekov, S.О.Kramarov, L-G-Itezin, V.V.Liorodlna, S.A.Turlk

(lluocia) and J.R.fmfllada (Cuba). Photoferroruaclianloal and pUotofcirroplaotio effootn in BaTlO^ ап;' РЪТЮ^ cryetalG. ' // ’Iha Klizlith International H^etins on FerroolectrlciLy, B-13 Auguut

1003, Program йшиаг,гу and Abotraot Book. p.370.

<i. A.Л.Grekov. t.().Kramarov, L.G.Iioaln, V.V.BorodLna, S.A.Turlk^ (ltuuein) and J.R.Anfjlada (Cuba). rhotoi'uii-oaicclianioal and

photoferroplantie effects in Ua'flOg end PbT10g cryutalB.'/ // Intesrated Ferroelectric», 1994, Vol. 156; pp. 73-79, •

5. A.A.Grekov,. S.O.Kramarov, V.V.Borodlna. Dynamics, of the local

deformation of о-domain BaTlOg nryetale- '// Ferroeleotrioa. 1094, Jn the preee. 4

6. V.V.Dorodlha7~S.0:Kramerov,,-V.V.Madorsky, L.G.lloaln. Effect of L_.:: J~Tr nomlltlonfl. on the local deformation " of" BaTlOg-

cr^ a "‘its. Л/” Vmrrов'Іий Li1 it. J,j' '

7. V.V.Borodina, B.O.Kramarov, V.V.l.oduriAyt'~

effect of boundary conditions on the lc;oal deformation of lWflO.j eryetalo. // 3rd International Sympoeiura on Domain Structure of Ferronlectrice emd Related Materlalo. September 0-0, 10LM,

Programme S Abstracts. PI:10.

0. A.A.Grekov, S.0.Kramarcrv, V.V.Borodlna. Dynamics of ’the local deformation of c-domatn. BaTlOg QryetalB'. // 3rd International Зуіароаітап on. .Domain Btruoture of ferroelectric!» and,. Related Materlale.' September (3-0, 1904, ^roaramma Sk Abetreote..Pl:22.

*}. A.A.Grekov, S.O.Kvamarov, V.V.Borodlna. Dynamic» of ferroelasfclc proceoooa In BaTlOg under loonl loading. // Six International Seminar on Ferroelaatlo Phyeluo. Пиквіа, Voronezh, 12-15 September 1994, Abstractn, p.50. .

10. A.A.Grekov, 3.О.Kramarov, V.V.Borodlna. Formation of the 30°

domain in the bulk of the BaTlOg cryntnl. // Тіш I'lf' h

Iiuool,an-Jnpaneso Symposium on Ferroelectrloltyv Moacow, Ііивяіа,

-Ausuot.22-27,_ 1094, Ргодгвт and Abotrncte, p. 13.

11. A. А.Греков Г С .0.Крамяргт,—В.В.Бородшч.__________РвлаксациоРіїни

явлоиия в с-доміллих кристаллах ВаТЮ, при локальном нэгрзшэятктт // Международная конференция "Элэктричесцня ролглг^япия я

высокоомных - штвриалах?____{"Гвлаксаиия-94я), г.Сян^т-ПотрпЯ} р.1,

1994, С.ХХ2-ІІЗ. " ‘ ~-----------

Г2. А.Л.Гроков, С.О.Крамаров, В Л. Бородин а. Динамика пропол-м локального диформирования с-дометых кристаллов ВаТ.іо.,-Полупроводшшт-сегнетоаігтегршш. Под у»1Д. Л.Л.Грякова. ііад-гч.і Гостовского госудиротмииого педагогического уииварпитатп, j*.i -1. - 0,4-20. - - ,

Дйоое>ртаіш.ч"’ссістоит яз-кшдеїшя, С.глав, заключения, прйляїмшл і’

списка литературы, изложении* на 169 страницах машинописного текста* включая Б4 рисунка, I таблицу и список литературы из 63 наименования. ,

Ва введении обоснована актуальность темы,' сформулированы цели работы, а таете основные положения, выносимые на защиту. Показана ' научная новизна работы, ее апробация и перечислены публикации, в которых изложены рсновіше результаты работы. ‘

Первая глава диссертации’посвящена обзору литературы и постановке задач исследования. Литературный обзор содержит основные закономерности образования доменной структуры . в сегнетоелектриках. Отмечается, в частности, что равновесная доменная структура должна удовлетворять условиям минимума полюй .свободной энергии кристалла, включающей в себя энергию упругчх. деформац 'Л, энергию доменник стенок и энергии голей деполяризации.' Перечисляются основные механизмы взаимодействия доменной структуры с дефектами структури реального кристалла. Рассматриваются основные • тины -доменных структур кристаллов ВаТЮ., н тетрагональной фазе. При этом особое внимание уделяется 90 доменам, являющимся одновременно согнетоэластическимя, ■ и структуре 90° доменних стенок. .'Рассматриваются известные данные о • 30° гшрвполяризацки под действием электрического ‘ поля и механических напряжений. Отдельно .. рассматривается 'термодинамический подход в описании сегаетозлектриков типа ВаТЮ., под действием механических-напряжений и, наконец - качественниэ исследования динамики 90° переориентаций тгод действием локальных механических напрямний. На основе этих' данных формируется основная задача работы - исследование динамики "внутреннего" 90° домена в с-дом§щшх кристаллах _ПаТЮ3 в условиях действия локальной механической нагрузки. - ' ■

Вторая глава посвящена описании и обоснованны китодов и объектов исследования. . ,

■ В нестоящей работе ' исследования проводились на модальных МНОГООСНЫХ СШ'ЦЭТОЭЛеКТрИЧОСКИХ кристаллик ВаТЮ3, как номинально чистых, так к легированных іге, н и см. ' .

Для исследования дичамики Э0° дошнов под локальной

нагрузкой оала создана специальная установка, 8огволлм:г«

сди*пемеігао иршивдгоать к кристаллу известную шхгашчо^йг?» иг.грузку и 5'йКС;грСЕй'И> ют.кямш доменной структури в свроиэит поляроидах скзуальио, на фото- и впдэокзмору5гст№омса' сочетала. Е С"(ЗЧ устройство — Хізгрукзітя !П1КрОТП8рДОМОра ІСТ-3,

- ьг.г.срсстоа " ’ МИН-^-г---------видаокчкер?

”?оі.а гор ..» Г.*" и^,»дТ!?^тм-'»^.~Г‘'сц:Ц. - пора.-"о трсч п~нпй№'

экспериментах. являлось ьрсгл М.».-------. -------„г___• ~

момента приложения нагрузки до гочзнта,' киГдя спзуалыю фиксировать появлокгл 90° дотаиа. ,

Положительной осоСеннастьп созданной Установки является возможность совмещения ев с. допо.тактельпцуп прябсрмля и приспособлениями для воздействия на- .состоянко кристалла.

Для температурних исследований динамики 90° ■ доменних '■ пгіроорйзігггинй па предметний столик микроскопа МЙМ-7 помещалась плоская элактричзскяя поть, ссстояйяяпп, нагревательной спирали в кзрячичоскем каркаси, ішеношой па прозріти#»!' ■ подставку, Нзгропателглт спираль через ЛАТ? подклячалпсь к регулятор? юглгаратуру їіРГ-3. К нему гя присоединялась тартапарп

■ ”?рог*еліі~аетг,ель'\ с псмощьо которой осуществлялось исяерчкзо температуры образна.

Длл исследопаняя слияния улирєфподатозсго света кристалл оспещзлся ртітиоа гс-лнзй ЛГЙ-250, дгчедой ті ультрафіолетової! ~П0Л>НіГН.ССГОТОШІОСТЬ ОКОЛО І25СО л»«с,. угол ПЯДЙНЯЯ СЙОТОЕОГО «гчка а~2и°, увс^атШ~тжлї-і:£іот'.пї,ха,( спотя я крпсталлаи <г*яо і';-!. с<пчч<«,*;Л-сявктр иь.10льзуемса'л®5№'ваввдса'хгяр?кги£!ая ...Го» полосу ■:ото’!;.,ттї.і;тальі!остп зсс.../дттг?г* • «састадяов. Чтобіз ' првдотаратате-- мегрел, «'уїмядмо, п уотдаиею бия лсполк-^ггтт специальный водаиЯ сввтофяльтрГ 'ЛВяага - авкраллямсь я-і птчтп га

урошгз прэдкотного столика микроскопа. ' .....>.-^ .—

Для ясс.7>ловявга импульсов Баркгаузена вала. устепопка №ла сипязгаиа слодуи-ішмк усоверяоиотаоззяячми: на крйста.':і исшм&^оь ттолупрозрачшэ сервйряино злэкароих, и оп с іпмоаьй ■прпяячвага контакта яакршиыдся я» стеюю с ароводяади локрітіам. которое ,, являлось ивжням контактом. Это’ устройство ; номеадалосъ па предметный столик микроскопа МИМ-7. Кристалл соединялся п ^елективним усилителем У2-8Гра0отявивм в ш^грокпюяоспом рояде мчя п днт;;поп>; ?<МП0і:Гц селектипного ретамэ, 'я спнилдогр;1 Г'и

01-20. ,

Тот факт, что кристалл Сахю3 является хорошо шзучешшм, иазволил нем таюга воспользоваться ухо разработаншши методиками дли мсло^оманизацан, электрической "формовки”, химического травления и воссташвлшшя'кристаллов.

. Цлз получения мэнодоманпого СОСТОЯНИЯ кристалл ВаТЮ., нагревался до температуры выше точки Кюри, зотам в нем создавалось элоктрическоэ пола 16-20 кВ/см и образец осшвол под ютлам до коюттно» томцорзтуры в твчвшт одного-двух часов.

Установка для влэктричвокого '’формовки" пклкчала нагревательное устройство,_ источник шрзмонного напряжения п модифицированную схому Сойарз-Таузра, которая позволяла

контролировать процесс "формоим!" по петла ’ гисторазнса. Ял'эктр,140сиая "формовка* приводила к иочозкор.ош.н ушнолярнооти и увэлачанию бзллчипа шреклэчзвдай поляризации, что скаоиеалось яа Форш потт Амплитуда подаязонзго порезанного поля дооптолг СО кБ/сп'пр:; - ото 60 Гц. Процесс ''у,ор.;оЕ:ш'' дллчся 2-3 чосз с изррэьс;.! образца до таг.лоратури г,щя гстоа! Кыри. -

Для нгсшдоьакия влияния на диньонгу образом;*:;,! "Епутропиого” п-дс:'0!ш концоктращш ККЗЯ?рэд>ДО. ссшии.*. Б крг.столхл, (?‘»ло щюьздзпо юсстеяои.5ШЮ • иоскояыауг кристалл ГсХЮд-нри па-рока п призутс-тш угяорода. Длл &т.-.го крцотсгя,. засивгтвй помокло;.; т-лтопровошюго угля, 1Ю!ет,алзл в герттетао зз:;;-:Ч'.з:'Х'Н'.£',зл к.тслй и ппагровг.лсл п тачок;;:.* о,..:ого чеса до «окисфзща ЫЬеРо, Зсо.-;.? ночь кцкл.чалось и ир1:з?;;.л озт;;г/з^ в тс-ч....а:.:.5 иэс‘;о.';л:»;х чдочз. о шдасгага ко:;цэнтр:,:и. | гл-.х^олнчх и‘::;Л2:'л судил;! г.о :.:голош:;> цьоте кр,;столт п хи ,-оо;и. '

И^рчгольило х* траьлоткз им.о;.:. >.:’'оь :;л

1БЗ° д.л.г;и;.>;. 1’ра1<:;ц я о-дс;пн.;сл ь;..;-!,-;'./■ з п.по,-И..:;; г,ппо;и задало;: 'гр-.^лоль, сэвткашЗ ио 5 пл IV.' п кич./.

!:п)лсг; г.;ог.ол«чо юдаовь кснц-Л1Тр:!| озьикэто .г.. .> *>;уг;-зс4Ы1:гикл ь П0-С0о прл г.о:..;шно!'. в.и!;)-,:,

!. 1'Л-::.о иосло,!:-:л:л ;а1'Л!Сп !.0° дс; ор;’.'1 ■

^рчатг':!..'!^ мш,, под д^сн.-. :

',;ч,ч'кг,Ц

0:-:г,!;ор''м01'|!;!Л^>!0 у.;т;.но!;п^.:.:>, чю ,Н<л с /о,,.ей.'. ,

пукаствувт" uOviuC;

'.тлч or,, ?мд кссаігл: л

:г.о:.і :п;х

С.ір"чу«’,'пя ОІЗЧО-тв« Qn° логлзп. ГлььасЦ с?гґ,мі',і'ш-ьїі їкк! опяючпит. 00° novcv.',-,, гг;. ":г.:\-.'і її р»sy.'..v» ™ тпг.в'чьняго яггіюртгіііовгііііії, налтатс-л м,

■^г> с..;-1 , їл^лг'і ь[:'.:;Гіг,і,>п т’сос.;:.ч і.з «""«гатЬ

і:-І ОГО r.cT'TTT"S<frrn-‘feKo»J-JWi3—'і sr-л ' ' т/»г'.глп Г0° >'о!лі!іл?"ігоя~ьоз(5£-аіГ‘’

__ " ' “ - па_.:і;гк;; :.‘і

;ny:v( і;*;;::'!. " :г іТ]Т":г! “ п г.-;';ггло':сіі їїллцлсс!:, пччзг.їпіігї о _

по;'."'к:гв:;-:;тст ічл T-'cv. ООразспаї;::і іг.;;Т:"п /ло.'лл.л С!Гї'> кі;>п,:і:,г!:;е'г;:ч XDpei{'ropiU3>?>:гійсл ррг”.!:к:.ї ролякена;;;і %. и;з з-j- —.'ч, p. - -..-, про;г;і;г'! "о*лхглгя" пояпюпзя Р0° догана, оічатннавт прсг-Агутсг: с г'тзкха лглісезіпіл локальної; иогруоки да ночэцта, кпглт*тля идай^'д а ї™фзстоїи

•г-;;: г-,;5 т~; “«•ііііДгг:*. :* Г'итоасксд і:ед

--.з

, — - '. " -Г,.у ,

• і;

, -------ГСПТЯ, •.»/»% -----

~ 12 - . Влияние состояшія кристалла на время ,гоййданяяи -г

я). Влияние манодокотюации: I - нолидомошшЯ ВаТі03; З.П ■

і кптдомошюпраошшнВ ватю3; ? ■ ”-(?’•-поперхшеть, 3 -

”4.с"-ЧГОППрЮЮСТЬ. .

!), Іілшпше ирацэсса "старопия" после "формовки1' апектршрпиич пахт: Г - теряз 3 чяоя после "форшеки"; 2 - через К) дноЯ. . п). Нлиячва примеспП. па: 1 - Гмтю^ боя прими сей: 2 - ЯпТ.Шу^м-г', Внитше фотопктпзлого осведаивя: Т - до ое^т°тія, 2 - пои я».

рло.I.

нагревание кристалла приводит к сдвигу зависимости в сторону

йолоо низких нагрузок (рис.1.г’>7 ' ------

- . . Ми объясняем это тем, что существующий в краствлм пола

прастранстввтшх гарядов,- . препятствующее переполяризации,

частично рассасывается при мшгсдомотгаяшииг и - • "фарморке" и зкрмшруотся _рри_ упеличвшш проподшости. кристалла зь счпт -мягривания или облуччнип7~ -----------------------

---- Т1^ «^ыиптпаин». рпЗЛИТШМЯ ПрИМвСЯЫй ,.. .

рекаВДУЮ рель н -* -~«оип ЦГВаа'Г

не изменение полупроводниковых спсйстп, а —' и примесями искажения кристаллической ракетки и нвксмыноировэнниз заряди, затрудагациа 90° тарэаолярцзацив.

Для исследования топких осоОошюстоЯ перестройки домзннай структуры в РчТ103 под локальной нагрузкой в накей работе . использовался метод импульсов Вартеаузена. Наличие импульсов

.. - Баркгаузена п тачешо "скрытого" периода х позволило сделать

шшоц об образований и исчезновении и этот период времени шстаОилыик звродшой 50° демона. Ро;кдалиа ззрода«“пй происходит внутри критической области в обгоне кристалла, гда поличипа и ссотнпдошю механических напряжении достаточна для Уи” доменной переориентации. Одаако, для сгяоил’лаяцш) зародышей нзобхцгаадл онреде; в’.тзп концентрация сзоэодоыу иоеяктй зьрядп, кототгад устаиэгшшпатся через нрамя т за счет мскаподк|»1>усш 1.иД нагрузкой у.

_______ Посла оОразопачия "щутрзиюго * й;° помепа по иоточати

ррвтекп~г''бсу15ч«ггвллиг£л^«го рост п цату а ■■ ид,.л1у-1 чця:~~'.ч*ч*. соояювзиая тогах •Нктарагг,- шняийяя^ж к

кр^атлдц:», рил;чп;;у прилотеиь.-.Г п-груяки. ^огачкиу с-;',с:.-.!НПОГГ~ авячис.'к и...'г.д.. изст.ютн1) 1л'. пракра" иная. а'. р.:

саачЗйкяп его размеров ■ ц^гг,

дебетного слоя. ~ -------------

Посдэ снятия локальней каханической нагрузки ’’ЕпугротниГ’ домен печчпяат и щмйсхзот аопатная рзгоксаши свойств ^р'.'о'талы, дли аемчдоешшя которой оипл грзпчнаш гкс^ппимаити пс> !:?|Груг«“«п одпой и-*оа »л н'лт.уакей н ту га гоччу ирис г,’.л:,г-. <■

\о/з этих ?ксп';ргк,ек-го:< ус7>т'<.<.'-п5, «■«> ссен.ч "олзда:'ия“ I ' пон-шриих лагруУ'И'ИГ/* саг,ми;? от рргг:.;.чм ыним иа: (. кр^ч; ;.'*:!■! ч раагрукйпом состоянии’ {рпс.йь: Ныш’ии. чал :',!1 пя грчУяя» Аует^’

Зависимость' времени "ожидания" от времени выдержки кристалла в разгруженном состоянии при многократных нагружениях в ту же точку

кристалла

I • р=ш\ г - г=аи’, 3 - г-251’, 4 - г=30Г. Значения т>’С* длл гиотвэтствугот первому яагружонню в эту точку, т-< Й4'1) - вроме! нндчряки 24ч; |1-135мим.

рис,2.

г=і(і) позволяет сделать вывод о том, что обратная релаксация 'в разгруженном состоянии определяется по крайней мора двумя динами иосптелой заряда с разной подастетстью ‘и моеэт бить разделена . нп два этапа: "ОистроП" н "медленной" релаксации.

исследования поля ' 'критических

ь ітиол/* ~ ** П-^ПЯ11ДЮ ГраїШЧІШХ УСЛОШій НО рЭИПрбДЗЛС’ЛЭ !»" " ' «оптогаяц»; •

динамику "внутреннего" 90° домена.

. .Критические условии У0° доменной переориентации били найдены из условия равенства нулю двух перпнх производит термодинамического потенциала кристалла в поло слабих механических напряжений по углу поворота вектора спонтанной поляризацій. Они представляют собой такое соотношение муХят^ттсксйк нппрякаїшй, .при достижении которым некой критической і-оот'шгл сі міогаїтся возможной У()° ' первіїслярягэция. Поскольку _ чинлоішое Жічтшо отой яомгчтш, пол/чешюо па ш[.ахзш;й, .чаот ьпг.нкогаїзе зпаче:и:п о ііз ц^вшзіиш .■

гікспізр.мен’гс'іьніігл;, ото числи получено и.і іііспиор::і.'-зи;

гг;:;Г’ !•-> ишооспому сязта». «л-отатсліпіш крит::-::"-' і : условия 1’:)° до1",гной пор'зерл'чшташк нгглні'.ііт оладугм'ї'іі обі .-.з--.:::

4•б2агз:-'л5?!>.79)2/3“-‘ -33 - Ї0Ь О )

0ґи»”0 ^ 7-(.0 -- --. .__

: > її і. /-"і .-о7 і 1 :

' Іі> - ‘ - —~ _ 1 .11!

аапреяитуо для 90м'дагаппыл.-иь^^и;.-'.: •> •• ' ■ ■

плоскости 1-3. Ь'слн и вігрзі::опия (І) и (2) подставить іУіїшап'їгтгми-о1(-;(г,г,і, гдо г и - полярные координати В ПЛОСКОСТІ! поизротп V "і- 5, то !..;і пог,-:™1 >,*п»ппшшя дли кривой, ограі-і нжгт1*

крити-:-;;.:;’;» о;1льоть. її прибий с.іі:п' т,ол'.'0'-с::с-{ оч^г-го .'..■.г,тгг.'т"''г,п тппрлого тела и к.с.ч«.ал:3 чп’шк г-.і игжмглечя

ГІусоі. писка. ' -

.. і1;.:);?!! год/ір'-і;:- ты-.м: нссдздоиа’.іи-з устсГлнго^АП снег ..--ч

ОТІЮСЯТвЛЬПС) поворота ' В ШЮвммпЬ ^'С;. _нг-!-'Ч7,-!!і-::, •

распределение напряжений в плоскости 1-3 таково, что устойчивость' системы относительно поворота в плоскость 2-3 сохраняется.

В главе произведена оценка і_зменвния геометрии образования 90° домена для разных нагрузок на индентор. Пило установлено, что зависимость глубиіш залегания точки начала зарождения домена х от нагрузки $ близка к квадратичной: р ~ •

Форма' критической зоны.90° доменних переориентаций с учетом трапичіих условии получена нами при подстановке ъ Ш и (2) выражений для механических напряжения, расчет которик представлен в Приложении. Результатом этой подстановки являются Форми критической области и ".’запрещенной" зони * с учетом анизотропия, пьезоэЭДхжта, конечной голивши кристалла (ь=Я00, ІБ0, 100 и БОмкм) и коэффициента трения между фисталлом и подложкой (0 шяо), показанные на рис.3 н 4.я,0,ч,г. -

Полный анализ нлияняя граничных условия из динамику

"впутреннего” домена получен на основе рассмотрения зтих теоретических результатов вместе с экспериментально найденными зависимостями для поли- и монодоменних кристаллов; для

кристаллов в режимах "холостого хода" и "короткого замыкания"; для кристаллов разной толщины; для кристаллов, свободно лежащих на подложке и с наличкам смазки; для кристалл >, лежащих на

стекло и на плексигласе. В результате эти исследован./ сделана следующие выводи: •

- уссшгчение- уяиполяршсти кристалла облегчает образов

"внутреннего” домена, в то ррег.я как изменение других

-электрических граничшх условий (роздаї "кор-/того озмпкгошя" или

"їолостоі'о хода”) еаметгмго влияния не оїсякглезьгзєтї

- расчета распределения иохапичоских напряжений и кристалле

п-іТіо^ позволяют ооменпть взвисп.-'^сп. времени "ожишгаш" • от тол.елгш при фиксированной нагрузке, а тшш» оера гоояшш е то/.кнх

; ь<Ш0 мкм) кристаллах '30° добове, гоїходяиоі’о на шга»

- іоеопхность кристалла;

- 'морвтическио и эксперитептадмие но«.і',«с-Б’>т*я обпаружишют ■ сгвонное влияние на спойглг.а крнс гчллл мо*эштг.к<»к. граничних .С'і'ілпй (конИнипанта тренил мпкпу щ.пгтэдж-м и подлгжкоЯ, уггругих свойств поД"ожки).

Пятая глава содержит дифруокоенуп модель лннат.чнеи гм’ дамошюх

Подложка аОсолілно тлсрдэя, коэдащиепт трения ц-С. іі-^оонічі (aj, ISO m (ґі), 100 кіш (в) и ВО місм (г). Шгримькой видвлмнн "зоирощанние зони". f=20P • . ..

рис.З.

. Г

Критические* области ; зарождении У0° доменов и С'Домешшх присталмах оатш^ ,-о ' учетом анизотропии, пьезо»Зф>кта и механических граничных, услпиий.

50 о

50 ■ 0 50

аосодатео твердая,, к.оэф1шшоит трот-л: ги

\'1М ил (б), 100 (.дам (и) и 60 мим (г), .. Г'.’;.?'.';»!!

мин". Г-20Г. .

_ _ ,г.п7. ;,ойСТП:?М ШМ

, , г-'.-!-’!';":/ а -КГ"

, - ~ СЛ£ДО»Ь • -, _ ' : 1'-'.,.

Со'часпо т:}/\: >а ■■- ч I:

ю-тун.-у.г: по;: дометтом пох-ж^йсм;; о::-

, - ';..ун;,:пугг к ::р’.г;'.’Т!:г;куп ооласаь 00° докуют. порюрыш^.чл* •’• окранирупт иврэеаовзсгли заряди на гршпщах У.) и -!1 >• *•:'•• ш)1 ’ ■

в вроцэосазс акражфсдавгёгя могут - участвовать и другие иооже.ы зарядов, в частности, полупроводниковая подсистема.

Кр.г(ля паха огшелкшяах деформаций в кристалла патдо,, при ........ ;. ........... т —■ - 7«о«1И ...иСС!.'.С"2!!'”. наПраВДЗШШ ДОуТ'У”"11

ч г г::’.'; . иг ;; кггадп

У.^-.'.ГЪ'ГмТ Р'^'О.-И

г.и и.'и’ц'.гкоа "«г/«гя:пхгои ест дк'зяяг '«•' •«•

кг ">■<'г:- -1- л “!

дг-7 с-д,.а."31Г;:сго крксгзмй Штш3‘

суеяптувт коначшД шхтэрвил локвлмш глхмтчасгах потрус.-.*, 1: »Д япас.твяом которые образуется "ввутретиЛ 90 ;-.о^вИ.

Л 1-Л ')'у ■ ‘™" УСТОЙЧИВОСТИ, Г» р^'.'ТЛ

V;. -...сглицмп'К'о)/':: о* а:"; и I”)' '’'■■■"■

Ч' В01Ш. ’ **381фЫчеКГ&£! Л'.и ’-Гп-.л ■• ■- ■

Госчли б,::,п щювэдтш кик леи о^'.у-:л.{ кач/оои^сг^ччпв изогрошкт орвдо, ^ик г» с „употел г.ямгиач-’е'П'Х >’ одтстрлт^кк:. ! условий. Наличие ■ "зопропмшой"' зстта -оОплопяот тот факт, _ •< ’- ‘ ^ ДО!,так но шходит на вврхгапи поверхность кристалла. Для тонких'

кристаллов (11 <100.■ г.’хсм) созмозжо образованно 50 ДО1...ЛЩ ос ньлл

/ізпярхлосги'кристалла, 'что также подтвергсдено теоретически. -

Процесс образования $0° домСТ'Э при воздействии постоянной локальной нагрузки характеризуется, по крайней море, двумя стадиями: порвал - "скрнтоп", когда происходит зарождение домена; пторал - стадия "развития", когда осуществляется его рост, образованна "внутреннего" домена ость кинетический процесс, определяешь временем "ожидания" 90° домена т длительностью

"скрытой" стадии. '

Зависимость времени "ожидания" от величніш нагрузки близка к логарифмической (ил ~ i/F>; изменение полупроводниковых и других . свойств кристалла приводит к изменению т.

В определенном диапазоне нагрузок после образования .

"внутреннего” домена наблюдается: его стабильный рост. По равновесным значениям его размеров можно оїдаить величину• приповерхностного дефектного слоя.

Наличие импульсов Баркгаузвна в течении "скрнтой" стадам- х позволило сделать віївод об образовании- и исчезновении в этот период времени пестабіишннх зародпшей 90° домена. Для

стабилизации зародпшей необходимо, чтобы в критической области установилась повышенная концентрация -овободішх носителей заряда, •.щатщтщх заряды на .вершинах 90° доменного клина. Повышенно концентрации носителей осуществляется зп счет мсхацодиЭДуоин под кейстевом точечной погрузки, по может ускоряться изменением ппойств кристалла. '

Обратная релаксация кристалла в разгруженном, соотояции, по даяида, осуществляется днК.уапрЦ по крайней «про двух типов ♦нпголпй заряда с резной шдбияюсть» и ітаот быть разделена но . :-vai№-: "быстрой’’ и "медленной” релаксации. .

Как показали зкстіримоитн по шшягшн восстаилвлэпвя і .ч-t.и,лор UoTlOg- па образование "внутреннего" домена под

• нагрузкой, в этих процессах і,'у'пгчгп’'--п!!уі') роль играм ■і’ »ролаио вакансии. ііяіідл ноль1 отію'згп'л» ній доіорліоїй в

• , i.-bwist ВаТЮ,, при точечном натру-:-'!»'.!, ми указали возможные н'-.праыюния диффузии вокансий.

РГЛУ 2-14 чоо