Вивчено можливість народження мікродоменів (МД) у сегнетоелектричних кристалах поблизу неоднорідностей конкретного типу - заряджених мікровключень всередині кристала. Мікровключення моделюється сферою, МД - циліндром з плоскими торцями та нескінченно тонкими доменними стінками. Показано, що необхідною умовою зародження МД є перевищення заряду дефекту над пороговим значенням. Радіус і заряд дефекту однозначно визначають розміри МД. У залежності від параметрів зарядженого дефекту можуть виникати макродомени, голкоподібні або лінзоподібні мікродомени.

Наведено та проаналізовано результати сучасних теоретичних та експериментальних досліджень сегнетоелектричних наноматеріалів. Продемонстровано істотний вплив розмірних і поверхневих ефектів на полярні та діелектричні властивості просторово-обмежених сегнетоелектричних систем різноманітної природи, зокрема, сегнетоелектриків типу зміщення та порядок - непорядок, релаксорних і віртуальних сегнетоелектриків та антисегнетоелектриків. Показано, що у разі зменшення розмірів сегнетоелектричних об'єктів, наприклад, виготовлених у вигляді нанопорошків, нанокомпозитів або тонких плівок, є можливим як пригнічення, так і підсилення їх сегнетоелектричних властивостей, а також поява сегнетоелектричних властивостей у віртуальних сегнетоелектриках та антисегнетоелектриках. Продемонстровано, що флексоелектричний зв'язок між градієнтами поляризації та деформації призводить до виникнення якісно нових ефектів у сегнетоелектричних наносистемах.

Розвинуто феноменологічний опис локальних полярно-активних властивостей сегнетоелектриків. Побудовано термодинамічну теорію утворення нанодоменних структур за дії неоднорідних електричних полів. Розроблено аналітичну теорію локального п'єзоелектричного відгуку сегнетоелектрика на збудження електричним полем зовнішнього нанорозмірного джерела. Зіставлено результати теоретичних і експериментальних досліджень полярно-активних властивостей сегнетоелектриків і показано можливості самоузгодженого аналізу експериментальних даних. З застосуванням розробленого теоретичного підходу описано вплив електричних полів дефектів, розмірних ефектів і екранування зв'язаного заряду на реверсування поляризації у нанорозмірних областях сегнетоелектриків, локальний п'єзо-, піро- та діелектричний відгук полярно-активних матеріалів і процес утворення штучної доменої структрури в сегнетоелектриках. Зазначено, що результати проведених досліджень доцільно використовувати для самоузгодженого кількісного аналізу експериментальних даних сканувальної п'єзоелектричної силової мікроскопії, петель сегнето- та піроелектричного гістерезису у полярно-активних матеріалах, що має практичне значення для мініатюризації приладів наноелектроніки, які містять функціональні нелінійні сегнетоелектричні елементи. Використання аналітичних результатів дозволяє визначити оптимальні умови експерименту для формування масивів стабільних нанодоменів і адресного реверсування поляризації їх елементів за допомогою неоднорідного електричного поля зовнішнього нанорозмірного джерела (голки зона силового мікроскопа або дискового електрода), що може бути

Розглянуто динамічні нелінійно-оптичні процеси у фоторефрактивних матеріалах без центру інверсії за умови їх стаціонарного опромінення лазерним світлом. Запропоновано аналітичний опис періодичного та нестаціонарного аксіально-симетричного фотоіндукованого розсіювання світла у фоторефрактивних кристалах. З використанням термінів теорії зв'язаних хвиль пояснено характерні риси даних ефектів: конічну просторову структуру та імпульсну часову поведінку, враховуючи не тільки поздовжній, але й поперечний фотогальванічний струм, поперечну нестійкість взаємодіючих пучків та ізотропний розподіл об'ємних флуктуацій діелектричної проникності. Досліджено процес утворення мікродоменів у сегнетоелектриках під впливом лазерного опромінення. Встановлено, що фото-мікродоменоутворення відбувається поблизу заряджених кластерів на межі освітленої області. Виявлено, що просторовий заряд локалізується на них завдяки фотогальванічному ефекту. За умови наближення густини заряду кластера до критичної, поздовжній розмір мікродомена значно перевищує поперечний, який визначається розміром кластера, в результаті мікродомен набуває голкоподібної форми.

Зазначено, що сучасні досягнення інформаційних технологій залежать від швидкісних і високоємнісних пристроїв енергонезалежної пам'яті. Нині інтенсивно досліджують різноманітні альтернативи сучасним пристроям пам'яті з метою одержання більш потужних і функціональних пристроїв. Розглянуто сучасний стан теоретичних досліджень ефектів пам'яті гетероструктур на базі полярно-активних наноплівок та їх застосувань: енергонезалежної пам'яті на основі сегнетоелектричних наноплівок, резистивних сегнетоелектричних діодів і польових транзисторів, пам'яті на масивах нанодоменів і провідних доменних стінках, резистивної пам'яті з довільним доступом, що базується на явищі перемикання опору наноплівок оксидів перехідних металів, і мемристорної пам'яті. Значну увагу приділено континуальній теорії зарядових, польових і гістерезисних характеристик гетероструктур на базі наноплівок мемристорів, іоніків і твердих електролітів, впливу розмірних ефектів на перемикання спонтанної поляризації в наногетероструктурах типу сегнетоелектрик - напівпровідник. Розглянуто основні механізми перемикання поляризації й опору в полярно-активних наноплівках: електричний, електроміграційний і деформаційний.

Проведено розрахунки локального електромеханічного відгуку тонких плівок напівпровідників-іоніків, викликаного локальними змінами концентрації іонів (стехіометричний внесок) і вільних електронів і дірок (електрон-фононна взаємодія внаслідок деформаційного потенціалу). Одержано динамічні деформаційно-вольтові петлі гістерезису в тонкій плівці іоніка-напівпровідника з рухливими акцепторами (донорами) та дірками (електронами). У випадку "блокуючих" електродів, які не пропускають іони, зміни концентрації дірок (електронів) вносять основний внесок у залежність механічного зміщення поверхні плівки від електричної напруги, прикладеної до зонда, що безпосередньо реєструється за допомогою методів сканувальної зондової мікроскопії (СЗМ). Таким чином, СЗМ переміщення поверхні іоніка-напівпровідника може надати важливу інформацію про локальні зміни зарядового стану акцепторів (донорів) та електрон-фононні кореляції через деформаційний потенціал.

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.7

Рубрики:

П'єзоелектричні і сегнетоелектричні явища. Фізика п'єзоелектриків і сегнетоелектриків (фероелектриків)

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: В379.371.8 в641 + В379.373 в641

Рубрики:

Піроелектрика

Магнітні властивості діелектриків

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

13 лютого 2015 р. виповнюється 80 років видатному вченому в галузі матеріалознавства і технології матеріалів, лауреату Державної премії України в галузі науки і техніки та премії ім. І. М. Францевича НАН України, доктору фізико-математичних наук, професору, члену-кореспонденту НАН України Майї Давидівні Глинчук.

Проведено числове моделювання та аналіз локального механо-електро-хімічного відгуку твердих електролітів у наближенні Больцмана - Планка - Нернста - Ейнштейна з урахуванням вегардівського механізму. Розрахована геометрія є типовою для експериментів у галузі сканувальної зондової мікроскопії електрохімічних деформацій (СЗМЕД). Розраховано частотні спектри різних компонент зміщення поверхні електроліту та глибини відгуку СЗМЕД, а також зміни концентрацій донорів, і проведено їх порівняльний аналіз.

Доповідь охоплює широке коло питань, що мають важливе значення для вирішення актуальних проблем розвитку фізики фероїків в Україні. Зазначено, що фероїки є унікальними об'єктами для фундаментальних фізичних досліджень складних нелінійних процесів і явищ, які відбуваються в цих речовинах у мікро- і наномасштабі. Завдяки можливості керування фізичними властивостями фероїків за допомогою розмірних ефектів наноструктури на їх основі є одними з найперспективніших для застосувань у наноелектроніці, наноелектромеханіці, оптоелектроніці, нелінійній оптиці та інформаційних технологіях. У НАН України сформувалася наукова школа з фізики фероїків, характерною ознакою якої є глибока інтегрованість у міжнародну наукову спільноту. Українські вчені отримали ряд пріоритетних результатів, які мають фундаментальне значення для розуміння нелінійних фізичних процесів у нанофероїках, а також є важливими для їх новітніх застосувань у наноелектроніці.

Із використанням теоретичного підходу Ландау - Гінзбурга - Девоншира для невзаємодіючих фероелектричних монодоменних сферичних наночастинок різних розмірів, поміщених у діелектричну матрицю, розраховано температурні залежності спонтанної поляризації, електрокалоричної зміни температури та піроелектричного (ПЕК) та електрокалоричного (ЕКК) коефіцієнтів. Проаналізовано зміни вигляду цих залежностей за різних значень параметрів усіченого нормального розподілу наночастинок за розмірами - найбільш імовірного радіусу (ІР) і дисперсії. Показано, що спонтанна поляризація, параметри максимумів ПЕК та ЕКК і електрокалоричної зміни температури за однакової величини дисперсії сильно залежать від найбільш ІР, а за однакової величини найбільш ІР слабко залежать від дисперсії. Отримані результати відкривають нову можливість керування піроелектричними та електрокалоричними параметрами фероелектричних нанокомпозитів через параметри розподілу наночастинок за розмірами, що може бути важливим для застосувань у перетворювачах енергії та мікроохолоджувачах.

Індекс рубрикатора НБУВ: З852.3

Рубрики:

Напівпровідникові тріоди (кристалічні тріоди, транзистори)

Шифр НБУВ: Ж24835 Пошук видання у каталогах НБУВ