Рост сегнетоэлектрических доменов в полярном направлении

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Прямое прорастание доменов в полярном направлении исследовано на примере формирования изолированных клиновидных доменов и массивов доменов на неполярных срезах ниобата лития при приложении электрического поля зондом сканирующего зондового микроскопа. Рост доменов происходит за счет генерации ступеней и движения заряженных кинков вдоль заряженных доменных стенок. Моделирование пространственного распределения поля показало, что генерация ступеней вблизи вершины домена в основном вызвана воздействием внешнего поля, а прямое прорастание обусловлено движением кинков в поле, создаваемом соседними кинками. Сканирование зондом с приложенным напряжением приводит к самоорганизованному формированию массивов доменов с чередованием длин: удвоением, учетверением и хаотическим поведением под действием деполяризующих полей, создаваемых тремя соседними доменами.

Об авторах

В. Я. Шур

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет

Email: vladimir.shur@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Е. В. Пелегова

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет

Email: vladimir.shur@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

А. П. Турыгин

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет

Email: vladimir.shur@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

М. С. Кособоков

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет

Email: vladimir.shur@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Ю. М. Аликин

Институт естественных наук и математики, Уральский федеральный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: vladimir.shur@urfu.ru
Россия, Екатеринбург

Список литературы

  1. Tagantsev A.K., Cross L.E., Fousek J. Domains in ferroic crystals and thin films. Berlin: Springer, 2010. 822 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4419-1417-0
  2. Newnham R.E., Miller C.S., Cross L.E. et al. // Phys. Status Solidi. 1975. V. 32. P. 69. https://doi.org/10.1002/pssa.2210320107
  3. Wada S. // Ferroelectrics. 2009. V. 389. P. 3. https://doi.org/10.1080/00150190902987335
  4. Shur V.Ya. // Advanced piezoelectric materials / Ed. Uchino K. Cambridge: Woodhead Publishing, 2017. P. 235. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102135-4.00006-0
  5. Fejer M.M., Magel G.A., Jundt D.H. et al. // IEEE J. Quantum Electron. 1992. V. 28. P. 2631. https://doi.org/10.1109/3.161322
  6. Hum D.S., Fejer M.M. // C. R. Phys. 2007. V. 8. P. 180. https://doi.org/10.1016/j.crhy.2006.10.022
  7. Shur V.Ya., Rumyantsev E.L., Nikolaeva E.V. et al. // Ferroelectrics. 2000. V. 236. P. 129. https://doi.org/10.1080/00150190008016047
  8. Shur V.Ya., Akhmatkhanov A.R., Baturin I.S. // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2. P. 040604. https://doi.org/10.1063/1.4928591
  9. Классен-Неклюдова М.В., Чернышева М.А., Штернберг А.А. // Докл. АН СССР. 1948. Т. 18. С. 527.
  10. Matthias B., von Hippel A. // Phys. Rev. 1948. V. 73. P. 1378. https://doi.org/10.1103/PhysRev.73.1378
  11. Merz W.J. // Phys. Rev. 1954. V. 95. P. 690. https://doi.org/10.1103/PhysRev.95.690
  12. Little E.A. // Phys. Rev. 1955. V. 98. P. 978. https://doi.org/10.1103/PhysRev.98.978
  13. Le Bihan R. // Ferroelectrics. 1988. V. 97. P. 19. https://doi.org/10.1080/00150198908018081
  14. Gruverman A., Auciello O., Tokumoto H. // Annu. Rev. Mater. Sci. 1998. V. 28. P. 101. https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.28.1.101
  15. Kholkin A.L., Kalinin S.V., Roelofs A., Gruverman A. // Scanning probe microscopy / Eds. Kalinin S., Gruverman A. New York: Springer, 2007. P. 173. https://doi.org/10.1007/978-0-387-28668-6_7
  16. Shur V.Ya. // Handbook of Advanced Dielectric, Piezoelectric and Ferroelectric Materials – Synthesis, Characterization and Applications / Ed. Ye G.-Z. Cambridge: Woodhead Publishing, 2008. P. 622.
  17. Gopalan V., Mitchell T.E. // J. Appl. Phys. 1998. V. 83. P. 941. https://doi.org/10.1063/1.366782
  18. Shur V.Ya., Lobov A.I., Shur A.G. et al. // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. P. 022905. https://doi.org/10.1063/1.1993769
  19. Alikin D.O., Ievlev A.V., Turygin A.P. et al. // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 106. P. 182902. https://doi.org/10.1063/1.4919872
  20. Zalessky V.G., Fregatov S.O. // Phys. B. Condens. Matter. 2006. V. 371. P. 158. https://doi.org/10.1016/j.physb.2005.10.097
  21. Kokhanchik L.S., Borodin M.V., Shandarov S.M. et al. // Phys. Solid State. 2010. V. 52. P. 1722. https://doi.org/10.1134/S106378341008024X
  22. Volk T.R., Kokhanchik L.S., Gainutdinov R.V. et al. // Ferroelectrics. 2016. V. 500. P. 129. https://doi.org/10.1080/00150193.2016.1214527
  23. Ievlev A.V., Alikin D.O., Morozovska A.N. et al. // ACS Nano. 2015. V. 9. P. 769. https://doi.org/10.1021/nn506268g
  24. Turygin A.P., Alikin D.O., Alikin Yu.M. et al. // Materials. 2017. V. 10. P. 1143. https://doi.org/10.3390/ma10101143
  25. Lilienblum M., Soergel E. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 052018. https://doi.org/10.1063/1.3623775
  26. Bühlmann S., Colla E., Muralt P. // Phys. Rev. B. 2005. V. 72. P. 214120. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.72.214120
  27. Turygin A.P., Alikin D.O., Kosobokov M.S. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2018. V. 10. P. 36211. https://doi.org/10.1021/acsami.8b10220
  28. Ievlev A.V., Morozovska A.N., Eliseev E.A. et al. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 4545. https://doi.org/10.1038/ncomms5545
  29. Kim Y., Bühlmann S., Hong S. et al. // Appl. Phys. Lett. 2007. V. 90. P. 072910. https://doi.org/10.1063/1.2679902
  30. Abplanalp M., Fousek J., Günter P. // Phys. Rev. Lett. 2001. V. 86. P. 5799. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.86.5799
  31. Ievlev A.V., Morozovska A.N., Shur V.Ya. et al. // Phys. Rev. B. 2015. V. 91. P. 214109. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.91.214109
  32. Shur V.Ya., Rumyantsev E.L., Nikolaeva E.V. et al. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76. P. 143. https://doi.org/10.1063/1.125683
  33. Shur V.Ya., Rumyantsev E.L., Batchko R.G. et al. // Phys. Solid State 1999. V. 41. P. 1681. https://doi.org/0.1134/1.1131068
  34. Muller M., Soergel E., Buse K. // Opt. Lett. 2003. V. 28. P. 2515. https://doi.org/0.1134/1.1131068
  35. Molotskii M., Agronin A., Urenski P. et al. // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 90. P. 107601. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.107601
  36. Molotskii M., Rosenwaks Y., Rosenman G. // Annu. Rev. Mater. Res. 2007. V. 37. P. 271. https://doi.org/10.1146/annurev.matsci.37.052506.084223
  37. Shur V.Ya., Rumyantsev E.L., Nikolaeva E.V. et al. // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 77. P. 3636. https://doi.org/10.1063/1.1329327
  38. Sluka T., Tagantsev A.K., Bednyakov P. et al. // Nat. Commun. 2013. V. 4. P. 1808. https://doi.org/10.1038/ncomms2839
  39. Campbell M.P., McConville J.P.V., McQuaid R.G.P. et al. // Nat. Commun. 2016. V. 7. P. 13764. https://doi.org/10.1038/ncomms13764
  40. Esin A.A., Akhmatkhanov A.R., Shur V.Ya. // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 114. P. 092901. https://doi.org/10.1063/1.5079478
  41. Pertsev N.A., Kholkin A.L. // Phys. Rev. B. 2013. V. 88. P. 174109. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.88.174109
  42. Agronin A., Molotskii M., Rosenwaks Y. et al. // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 104102. https://doi.org/10.1063/1.2197264
  43. Shur V.Ya., Ievlev A.V., Nikolaeva E.V. et al. // J. Appl. Phys. 2011. V. 110. P. 052017. https://doi.org/10.1063/1.3624798
  44. Shur V.Ya. // Nucleation theory and applications / Ed. Schmelzer J.W.P. Weinheim: Wiley-VCH, 2005. P. 178. https://doi.org/10.1002/3527604790.ch6
  45. Shur V.Ya. // J. Mater. Sci. 2006. V. 41. P. 199. https://doi.org/10.1007/s10853-005-6065-7
  46. Agronin A., Molotskii M., Rosenwaks Y. et al. // J. Appl. Phys. 2006. V. 99. P. 104102. https://doi.org/10.1063/1.2197264
  47. Greshnyakov E.D., Turygin A.P., Pryakhina V.I. et al. // J. Appl. Phys. 2022. V. 131. P. 214103. https://doi.org/10.1063/5.0093200
  48. Fatuzzo E., Merz W.J. Ferroelectricity. Amsterdam: North-Holland Publishing Company, 1967. P. 289.
  49. Miller R.C., Weinreich G. // Phys. Rev. 1960. V. 117. P. 1460. https://doi.org/10.1103/PhysRev.117.1460
  50. Cahn J.W. // Acta Metall. 1960. V. 8. P. 554. https://doi.org/10.1016/0001-6160(60)90110-3
  51. Shur V.Ya. // Ferroelectric thin films: synthesis and basic properties / Eds. Paz de Araujo C.A. et al. Amsterdam: Gordon & Breach Science Publishers, 1996. P. 153.
  52. Marwan N., Romano M.C., Thiel M. et al. // Phys. Rep. 2007. V. 438. P. 237. https://doi.org/10.1016/j.physrep.2006.11.001

Дополнительные файлы


© Российская академия наук, 2023