WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

3.3. Анализ релаксации процесса полягде P0 — начальная поляризация; равновесная поляриза- р и з а ц и и. Регистрация релаксации процесса поляриция Pe, a и n — три независимых свободных параметра. зации проводилась в постоянном электрическом поле Эмпирический степенной закон (3), по-видимому, явля- E = 2 kV/cm без освещения кристалла и с освещением ется универсальным для различных неоднородных си- мощностью 2 mW/cm2. Начальная быстрая стадия ре7 Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 290 В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк, Е.С. Иванова, Л.И. Ивлева экспериментальных данных для измеряемого заряда Q(t) зависимость поляризации P(t) путем вычитания заряда омического тока Qc (кривая 2). Кривая 3 на рис. 3, a представляет собой зависимость P(t), полученную таким путем (вычитанием кривой 2 из кривой 1). Такая же процедура обработки экспериментальных данных проделана и для неосвещенного образца, но из-за малости темновой проводимости зависимость P(t) (кривая 4) практически идентична экспериментальной зависимости Q(t). Сплошными линиями (кривые 3, 4) показаны результаты аппроксимации экспериментальных данных законом (3), штриховыми горизонтальными прямыми и 4 — равновесные значения поляризации Pe, к которым асимптотически стремятся кривые релаксации P при освещении и в темноте соответственно. Символы I–IV — экспериментальные данные.

На рис. 3, b приведены спектры f ( ) для освещенного (кривая 3) и неосвещенного (кривая 4) образцов; на вставке показаны те же спектры в масштабе времени.

Полуширина спектров составляет соответственно 16.и 0.5 min.

3.4. Анализ релаксации процесса деполяр и з а ц и и. Регистрация процесса деполяризации проводилась после подачи на кристалл поля 2.8 и 5 kV/cm в течение 15 min. На рис. 4, a представлены зависимости измеряемого заряда Q в темноте (кривая 1) и при освещении I = 1 mW/cm2 (кривая 2), полученные после поляризации полем 2.8 kV/cm. Медленная релаксация начинается после „скачка“ P до значений 6.и7.97 µC/cm2 без освещения и при освещении кристалла соответственно. Точность регистарции деполяризации достаточно высока, поскольку в отличие от кинетики поляризации во внешнем поле не требует выделения линейной составляющей заряда омического тока. Переходной сигнал фотовольтаического тока, возникающий в фоточувствительных средах при освещении [9], характеризуется очень короткими временами и его вклад в измеряемый заряд пренебрежимо мал.

На кривых рис. 4, a I, II — данные эксперимента, Рис. 3. Релаксация измеряемого заряда Q (1), заряда за сплошные линии — результаты аппроксимации этих счет фотопроводимости Qc (2), поляризации P (3, 4) в поданных степенной временной зависимостью (3). Совстоянном электрическом поле E = 2.0kV/cm (a) и спектры f ( ) распределения времени релаксации (b) релаксорного падение результатов измерения и расчетных данных сегнетоэлектрика SBN-0.61 (La + Ce) при выключенном (4) является почти полным. Спектры распределения времен и включенном свете (1–3). 3, 4 — равновесные значения релаксации f ( ) для случаев неосвещенного (кривая 1) поляризации Pe, t0 = 1min. На вставке — спектры f ( ) в и освещенного (кривая 2) кристаллов приведены на масштабе времени.

рис. 4, b; на вставке показаны те же спектры в масштабе времени. Для сравнения на этом же рисунке представлен спектр f ( ), полученный из кривой делаксации поляризации („скачок“ P), продолжительность поляризации при освещении после приложения полякоторой 15 s, составляла 5.65 µC/cm2 в первом слу- ризующего поля 5 kV/cm (кривая 3). Полуширина чае и 7.23 µC/cm2 во втором. Рис. 3, a иллюстрирует спектров распределения в масштабе времени составляет влияние освещения на медленную стадию релаксации для неосвещенного образца 0.7 min, а при освещении — поляризации. Кривые 1 и 4 — зависимости измеряемого 7 и 10 min для поляризующих полей 2.8 и 5 kV/cm заряда Q при освещении и в темноте соответственно. Из соответственно. Смещение спектра в сторону больших линейной зависимости заряда Q на больших временах времен релаксации для двух значений поляризующепри освещении (кривая 1) можно оценить фотопро- го поля практически одинаково (кривые 2 и 3 на водимость согласно уравнению (2) и выделить из рис. 4, b). Отметим, что процесс деполяризации при Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. Особенности кинетики поляризации фоточувствительного релаксорного сегнетоэлектрика 4. Обсуждение Как следует из таблицы и рис. 3, 4, при освещении увеличиваются параметры Pe, a и n кинетического закона (3). Возрастание равновесного значения поляризации Pe, к которому асимптотически стремится кривая релаксации P при приложении данного постоянного поля (кривые 3 и 4 рис. 3, a), означает, что при освещении объем кристалла, участвующий в процессе поляризации, увеличивается. Этот результат согласуется с наблюдаемым из петель гистерезиса P(E) увеличением переключаемого заряда при освещении (рис. 2). Спектры f ( ) уширяются и смещаются к большим значениям времен релаксации, т. е. при освещении более заметную роль в спектре начинают играть области кристалла с большими временами. С ростом интенсивности света полуширина спектров f ( ) увеличивается. Смещение спектральных максимумов m = a/(1 + n) в сторону больших времен обусловлено преимущественным увеличеним a при сравнительно слабом увеличении n.

Влияние сравнительно слабых интенсивностей света (соответствующих изменению проводимости примерно на порядок) на спектры распределения времен релаксации является очень значительным: наиболее вероятные времена релаксации m поляризации и деполяризации увеличиваются от 10-20 секунд до нескольких минут (вставки на рис. 3, b и 4, b); полуширина спектра увеличивается также на порядок и более. Замедление кинетики деполяризации при освещении отмечалось в кристалле SBN : Ce [10]. Интересно, что несмотря на увеличение времен освещение приводит к возрастанию скорости dP/dt релаксации поляризации, что обусловлено значительным увеличением Pe в случае процесса поляризации и увеличением показателя степени n в случае процесса деполяризации.

Наблюдаемые в релаксорном сегнетоэлектрике фотоиндуцированные эффекты можно качественно объяснить экранированием неоднородно распределенного внутреннего поля Ei неравновесными носителями. Экранирование приводит к замедлению процессов поляризации и деполяризации и к „сглаживанию“ пространственного Рис. 4. Релаксация процесса деполяризации (a) и спектрельефа перераспределяющегося поля Ei, т. е. к уменьры деполяризации f ( ) (b) релаксорного сегнетоэлектрика шению асимметрии локальной свободной энергии. В реSBN-0.61 (La + Ce) при выключенном (1) и включенном свезультате ослабляются эффекты „замораживания“ [4,6] те (2, 3). Электрическое поле предварительной поляризации E = 2.8kV/cm (1, 2), 5 kV/cm (3), t0 = 1min. На вставке — или „пиннинга“ [5], характерные для релаксорных сеспектры f ( ) в масштабе времени.

гнетоэлектриков при приложении внешнего поля, и часть объема кристалла, участвующая в переключении в данном поле (т. е. равновесная поляризация Pe), возрастает. Это увеличение сопровождается смещением освещении оказывается аномальным. Если в большинспектра f ( ) вправо и его уширением.

стве релаксорных сегнетоэлектриков с увеличением наиОдин из факторов, определяющих влияние освещения, более вероятного времени релаксации m = a/(1 + n) является время диэлектрической релаксации (экранибез освещения кристалла скорость релаксации dP/dt рования) s = /4. В частности, применительно к уменьшается [6,7], то в нашем случае с увеличением изменению формы петли P(E) играет роль соотношение m скорость растет в основном, как нетрудно прове- скорости изменения поляризующего поля и 1/s. Если рить, за счет увеличения показателя n в степенном скорость изменения поля много меньше 1/s, процесс законе (3). экранирования „успевает“ произойти и распределение 7 Физика твердого тела, 2005, том 47, вып. 292 В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк, Е.С. Иванова, Л.И. Ивлева внутреннего поля действительно сглаживается. Исходя [17] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.С. Иванова, С.В. Нехлюдов.

ФТТ 41, 3, 499 (1999).

из грубых оценок s для используемых интенсивностей [18] A.K. Jonscher. Dielectric Relaxation in Solids. Chelsea (порядка нескольких минут и десятков секунд для I = Dielectric Press Ltd., London (1983).

и 20 mW/cm2 соответственно), в случае большей ин [19] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.С. Иванова. ЖЭТФ 110, 1, тенсивности имеет место полное экранирование Ei и 283 (1996).

эффекты освещения очень значительны. Исходя из этих [20] В.И. Диткин, А.П. Прудников. Справочник по операционкачественных соображений, можно ожидать, что при ному исчислению. Высш. шк., М. (1965). С. 466.

измерениях P(E) петель на более высоких частотах влияние неравновесной проводимости будет менее заметным.

Результаты эксперимента с воздействием света на процессы поляризации свидетельствуют о том, что фотопроводимость является существенным фактором, влияющим на эти процессы. Увеличение амплитуды переполяризации при освещении является еще одним доказательством существования в релаксорных сегнетоэлектриках случайно распределенного внутреннего электрического поля, которое уменьшается при экранировке неоднородной поляризации. Увеличение времени релаксации поляризации в постоянных электрических полях при освещении еще раз подтверждает, что экранировка поляризации способствует уменьшению деполяризующих электрических полей, являющихся одной из причин перестройки доменной структуры кристалла.

Список литературы [1] Г.А. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, М.С. Шур. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики. Наука, Л. (1971). С. 355.

[2] М. Лайнс, А. Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. Мир, М. (1981). С. 316.

[3] L.E. Cross. Ferroelectrics 76, 241 (1987).

[4] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Т.Р. Волк, Л.И. Ивлева. Письма в ЖЭТФ 71, 1, 328 (2000).

[5] T. Granzow, V. Dorfler, Th. Woike, M. Wohleke, R. Pankrath, M. Imlau, W. Kleeman. Phys. Rev. B 63, 174 101 (2001).

[6] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк, Л.И. Ивлева. ЖЭТФ 120, 8, 1 (2001).

[7] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Т.Р. Волк, Л.И. Ивлева. ФТТ 42, 7, 1296 (2000).

[8] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Т.Р. Волк, Д.В. Исаков, Е.С. Иванова. ФТТ 45, 11, 2067 (2003).

[9] В.М. Фридкин. Фотосегнетоэлектрики. Наука, М. (1979).

С. 264.

[10] T. Granzow, V. Dorfler, Th. Woike, M. Wohlecke, R. Pankrath, M. Imlau, W. Kleeman. Europhys. Lett. 57, 4, 597 (2002).

[11] F. Micheron, G. Bismuth. Appl. Phys. Lett. 23, 71 (1973).

[12] Y. Qiao, S. Orlov, D. Psaltis, R.R. Neurgaonkar. Opt. Lett. 18, 12, 1004 (1993).

[13] M. Hisaka, H. Ishitobi, S. Kawata. JOSA B 17, 3, 422 (2000).

[14] L.I. Ivleva, N.V. Bogodaev, N.M. Polozkov, V.V. Osiko. Opt.

Mater. 4, 168 (1995).

[15] В.В. Гладкий, В.А. Кириков, С.В. Нехлюдов, Е.С. Иванова.

ФТТ 39, 11, 2046 (1997).

[16] M.Y. Goulkov, T. Granzow, U. Doerfler, Th. Woike, M. Imlau, R. Pankrath. Appl. Phys. B 76, 4, 407 (2003).

Физика твердого тела, 2005, том 47, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.