СОДЕРЖАНИЕ
Основные понятия и определения
Список основных обозначений
Вступление
Актуальность темы.
Связь работы с научными программами, планами, темами.
Цель, задачи и методы исследования
Научная новизна полученных результатов.
Практическое значение полученных результатов.
Личный вклад соискателя
Публикации.
Апробация результатов диссертации
Глава 1. Актуальные вопросы, связанные с локальным пьезоэлектрическим откликом и реверсированием поляризации в сегнетоэлектриках.
1.1. Введение.
1.2. Локальное реверсирование поляризации, изгиб доменных стенок и пьезоэлектрический отклик сегнетоэлектриков .
1.3. Проблемы теоретического описания реверсирования поляризации в наноразмерных областях.
1.4. Проблемы, связанные с анализом петель гистерезиса локального пьезоотклика, обусловленных образованием нанодоменов
1.5. Выводы к главе 1.
Глава 2. Теория локального пьезоэлектрического отклика доменной структуры сегнетоэлектриков.
2.1. Введение.
2.2. Постановка задачи.
2.2.1. Метод
разделения электромеханической связи.
2.2.2. Линейный механизм формирования локального пьезоэлектрического отклика .
2.3. Влияние структуры возбуждающего электрического поля на локальный пьезоотклик сегнетоэлектрического материала
2.3.1. Модели расчета неоднородного электрического поля
2.3.2. Тензорная функция локального пьезоотклика
2.4. Пьезоэлектрический отклик полосчатых -градусных доменных структур
2.4.1. Пьезоотклик периодической доменной структуры.
2.4.2. Пьезоотклик плоской доменной стенки.
2.4.3. Пьезоотклик полярной полосы .
2.5. Пьезоэлектрический отклик аксиально-симметричных нанодоменов.
2.5.1. Пьезоэлектрический отклик вытянутого домена
2.5.2. Пьезоэлектрический отклик нанодомена при реверсировании его поляризации.
2.5.3. Влияние размерных эффектов на пьезоэлектрический отклик наностержней и нанотрубок .
2.6. Предельная плотность записи информации
2.7. Калибровка параметров иглы зонда ПСМ
2.8. Влияние структуры доменной стенки и геометрии источника электрического поля на локальный пьезоотклик.
2.8.1. Влияние геометрии источника поля на пьезоотклик доменной стенки.
2.8.2. Влияние структуры доменной стенки на ее локальный пьезоотклик
2.9. Влияние дебаевского экранирования на локальный пьезоэлектрический отклик сегнетоэлектриков.
2 Выводы к главе 2.
Глава 3. Размерный эффект локального пьезоэлектрического отклика тонких сегнетоэлектрических пленок
3.1. Введение.
3.2. Постановка задачи.
3.3. Приближение эффективного точечного заряда для расчета электрического поля в тонких пленках.
3.4. Пьезоэлектрический отклик тонких пленок на подложках с различными механическими и диэлектрическими своствами
3.4.1. Тонкие пленки на согласованных подложках.
3.4.2. Тонкие пленки на жесткой подложке
3.4.3. Особенности пьезоэлектрического отклика тонких пленок на различных подложках.
3.5. Локальный пьезоотклик доменной структуры и предельная плотность записи информации для сегнетоэлектрических пленок
3.6. Влияние поверхностного пьезоэффекта и явлений пиннинга на петли гистерезиса локального пьезоотклика в пленках.
3.7. Выводы к главе 3.
Глава 4. Термодинамика формирования искусственной доменной структуры в сегнетоэлектриках
4.1. Введение.
4.2. Постановка задачи.
4.3. Термодинамика зарождения нанодоменов в сегнетоэлектриках. Рельеф свободной энергии
4.4. Термодинамическое описание роста нанодоменов в тонких пленках сегнетоэлектриков
4.5. Термодинамика зарождения и роста нанодоменов в сегнетоэлектриках .
4.5.1. Влияние пиннинга на зарождение и рост нанодоменов в пленках BiFeO3.
4.5.2. Рост искусственных нанодоменов в тонких пленках BaTiO, BiFeO, Pb(Zr,Ti)O и LiTaO3.
4.5.3. Рост искусственных микродоменов в монокристаллах LiNbO3.
4.6. Оптимизация условий эксперимента для формирования массивов стабильных нанодоменов
4.7. Влияние неоднородных электрических полей на конфигурацию доменной структуры: расчеты в рамках подхода Ландау-Гинзбурга-Девоншира.
4.8. Выводы к главе 4
Глава 5. Влияние заряженных дефектов на реверсирования поляризации, пьезоэлектрический и пироэлектрический отклик сегнетоэлектриков
5.1. Введение
5.2. Термодинамическое описание влияния заряженных дефектов на локальное реверсирование поляризации в сегнетоэлектриках.
5.2.1. Постановка задачи
5.2.2. Расчет свободной энергии нанодомена при наличии заряженных дефектов.
5.2.3. Локальный пьезоотклик нанодомена: влияние притяжения и отталкивания полем дефекта
5.2.4. Электрические поля поверхностных дефектов. Интеграл перекрытия
5.2.5. Рельеф свободной энергии при наличии дефекта
5.2.6. Влияние электрического поля дефекта на высоту активационного барьера, критическое напряжение и размеры домена.
5.2.7. Особенности локального пьезоотклика и тонкой структуры петель гистерезиса, обусловленные близостью дефекта
5.2.8. Динамика доменов: деконволюция экспериментальных данных СПСМ и связь тонкой структуры петель пьезоотклика с формой домена
5.3. Термодинамическое описание реверсирования поляризации в сегнетоэлектриках-полупроводниках с заряженными дефектами.
5.3.1. Ограничения термодинамического подхода Ландау - Халатникова для описания петель гистерезиса неоднородных сегнетоэлектриков-полупроводников
5.3.2. Постановка задачи.
5.3.3. Связанные уравнения
5.3.4. Сравнение с экспериментальными результатами
5.4. Выводы к главе 5.
Выводы.
Цитируемая литература.
Приложение А. Фурье-представление упругой функции Грина для полупространства
Приложение Б. Тензорная функция пьезоэлектрического отклика для полупространства.
Приложение В. Пьезоэлектрический отклик резкой -градусной доменной стенки.
В.1. Вертикальная компонента смещения.
В.2. Горизонтальная компонента смещения, перпендикулярная к доменной стенке
Приложение Г. Пьезоэлектрический отклик цилиндрических доменов
Г.1. Пьезоэлектрический отклик цилиндрического домена в однородном сегнетоэлектрике.
Г.2. Отклик цилиндрического домена вблизи границы сегнетоэлектрик-неполярная матрица.
Г.3. Описание размерных эффектов полярных свойств цилиндрических наночастиц в рамках феноменологии Ландау-Гинзбурга-Девоншира.
Приложение Д. Влияние собственной ширины доменной стенки на профиль локального пьезоотклика.
Приложение Е. Фурье-представление упругой функции Грина и тензорной функции пьезоотклика для тонкой пленки на жесткой подложке.
Е.1. Фурье-представление для упругой функции Грина.
Е.2. Тензорная функция пьезоотклика (ТФП)
Приложение Ж. Расчеты электрических полей наноразмерных источников в тонких пленках на различных подложках
Ж.1. Приближение эффективного точечного заряда.
Ж.2. Модель эффективного локального заряда для точечного контакта сфера-плоскость.
Ж.3. Модель диск-плоскость для контактной области конечного радиуса. Расчет электрического поля и пьезоотклика.
Приложение З. Расчет тензорной функции пьезоотклика для пленок.
Приложение И. Влияние поверхностного пьезоэффекта на полярные свойства тонких пленок.
И.1. Внутреннее электрическое поле, обусловленное поверхностным пьезоэффектом.
И.2. Определение параметров пьезоэлектрических слоев
Приложение К. Паде аппроксимации для свободной энергии полуэллипсоидального нанодомена.
Приложение Л. Расчеты свободной энергии нанодомена в присутствии заряженных дефектов
Л.1. Расчет плотности заряда дефектов, создающих локализованные электрические поля
Л.2. Приближенные аналитические выражения.
Л.2.1. Характеристики седловой точки .
Л.2.2. Смещение зародыша
Л.2.3. Критическое электрическое поле, необходимое для возникновения поверхностного состояния
Л.3. Связь тонкой структуры петель локального пьезоотклика с формой домена.
Приложение М. Вывод системы связанных уравнений
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Аппроксимация Паде: приближение сложной функциональной зависимости полиномиальной дробью, совпадающей со значением исходной функции в крайних точках (например, в нуле и на бесконечности). Порядок Паде аппроксимации обозначается [m/n], где m ? степень полинома числителя, а n ? степень знаменателя.
Парадокс Ландауэра: электрические поле, необходимое для локального реверсирования поляризации в наноразмерной области (т.е. для образования нанодомена), соответствуют чрезвычайно высоким значениям энергии активации образования зародыша нанодомена.
Поле деполяризации: электрическое поле, вызванное ненулевым дивергентным пространственным распределением вектора поляризации. Источником поля деполяризации является неоднородное распределение связанного заряда, частично и полностью не скомпенсированного свободным зарядом. Поле деполяризации возникает в областях, пространственно ограниченных вдоль направления вектора поляризации.
Полярно-активные свойства: оптические, диэлектрические, пьезоэлектрические, пироэлектрические и сегнетоэлектрические свойства материала, определяемые величиной и направлением вектора спонтанной поляризации и его взаимодействием с внешним электрическим полем.
Сегнетоэлектрический нанодомен: наноразмерная область сегнетоэлектрического материала, в которой состояние спонтанной поляризации (направление и/или величина) отличается от ее состояния в окружающем материале.
Сегнетоэлектрическая поляризация: спонтанный дипольный момент единицы объема, который существует в определенной области температур и может реориентироваться между двумя или более устойчивыми направлениями под действием внешнего электрического поля и изменяться по величине под действием внешнего механического напряжения.
Электромеханическая связь: специфический тип симметрийно обусловленной взаимосвязи электрического и механического состояния твердого тела, результатом которого является пьезоэлектрический эффект.
Энергонезависимая сегнетоэлектрическая память с произвольным доступом: технология хранения и адресной обработки (записи, считывания, перезаписи и стирания) информации, основанная на существовании устойчивой, реверсируемой поляризации в сегнетоэлектрических наноструктурах.
Локальный пьезоэлектрический отклик (сокращенно локальный пьезоотклик или эффективный пьезоотклик) - пьезоэлектрическая реакция малой части поверхности полярно-активного материала, вызванная ее деформацией (прямой пьезоэлектрический эффект) или возбуждением внешним электрическим полем наноразмерного источника (обратный пьезоэлектрический эффект).
СПИСОК
- Київ+380960830922