WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

t |Pe| |P(t)|, a и n сначала уменьшаются, а Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. О двух видах релаксации поляризации полидоменных сегнетоэлектриков в электрическом поле Параметры спектров распределения времен релаксации для кристаллов TGS и RZC Крис- E, Процесс Pe, µC/cm2 a, min n m, min 1, min 2, min U, eV талл V/cm TGS Поляри- 5.6 3.17 ± 0.17 150 ± 30 0.070 ± 0.011 140 ± 30 29 ± 7 3038 ± 3 0.зация 15 3.02 ± 0.05 210 ± 10 0.55 ± 0.02 135 ± 9 35.0 ± 2.5 1473 ± 1 0.25 2.84 ± 0.04 200 ± 10 0.76 ± 0.03 116 ± 8 32 ± 2 1046 ± 2 0.RZC Поляри- 200 0.0176 ± 0.0002 36 ± 10 0.29 ± 0.04 30 ± 9 6.7 ± 2.2 428 ± 1 0.зация 500 0.0410 ± 0.0003 4.5 ± 0.8 0.26 ± 0.01 3.5 ± 0.7 0.8 ± 0.2 58.3 ± 0.1 0.800 0.0603 ± 0.0005 1.7 ± 0.6 0.19 ± 0.01 1.4 ± 0.5 0.3 ± 0.1 25.00 ± 0.05 0.Деполя- 400 0 0.024 ± 0.002 0.0730 ± 0.0005 0.022 ± 0.003 0.005 ± 0.003 0.4860 ± 0.0003 0.ризация затем увеличиваются: минимум |a/a|min находится при Результаты регистрации P, приведенные выше, позвоt = a/n, |a/a|min = [(n + 1)/n]n+1|P(t)/(Pe - P0)|, а ляют сделать следующие замечания об особенностях заминимум |n/n|min — при значении t, определяемом из висящей от P локальной свободной энергии F для обоих уравнения n ln(1 + t/a) =1 +t/a. кристаллов (рис. 4). F(P) для TGS (рис. 4, a) — обычная Спектры f ( ) распределения времен медленных симметричная двухминимумная функция (кривая 1) [10].

стадий релаксации, рассчитанные по формуле (4), для При включении сколь угодно малого поляризующего попроцессов поляризации TGS, RZC и деполяризации ля Ep функция F(P) изменяется (кривая 2), и начинается RZC приведены на рис. 3. Характер эволюции спек- медленная термоактивационная релаксация из состояния тров для поляризации при изменении величины поля A в B. При выключении Ep под действием деполяризуE для обоих кристаллов одинаков: при увеличении E ющего поля Ed идет обратный процесс релаксации из максимум f ( ) смещается в сторону меньших значе- состояния C в D (кривая 3). Оба процесса показаны на ний. Более подробные данные о влиянии поля на рис. 4, a стрелками. Если Ep Ed мало, то состояния A, = спектр для TGS содержатся в [4]. Спектр f ( ) B, C, D близки к состояниям, соответствующим минидля деполяризации RZC в пределах ошибок измерений мумам невозмущенной полем функции F(P) (кривая 1), f ( )/ f ( ) 50-100% практически не зависит от ве- и потенциальные барьеры Up = FA при поляризации = личины поля (200–1000 V/cm) предварительной поляри- и Ud = FC при деполяризации практически одинаковы, зации кристалла и расположен в области малых значений Up Ud (индекс у F — точка на кривой F(P), в кото= с максимумом при m 1.2 s, а его ширина меньше, рой берется значение F). Действительно, для энергий чем для процесса поляризации (рис. 3). Для деполяриза- барьеров, отвечающих временам m и m максимумов ции TGS, скорость которой существенно меньше, чем в распределения f ( ) для поляризации и деполяризации случае RZC, по данным [5] можно получить аналогичную соответственно, имеем Up - Ud = kT ln(m/m). Знаоценку m 100 min. чения m 100 (см. таблицу) и m 100 (грубая В таблице кроме параметров a, n и Pe приведены оценка на основании экспериментальных данных [5]), характеристики спектров: минимальные 1 и максималь- т. е. Up - Ud 0. Коэрцитивное поле Ec(FA = 0) ные 2 значения и ширина спектров U, определен- имеет определенное значение для всего кристалла, так ные на уровне f ( ) = 0.1 f (m), где f (m) —макси- как ширина функции распределения резко уменьшается мальное значение f ( ). Согласно закону Аррениуса, при E Ec [4].

= 0 exp(U/kT ) (0 — кинетический коэффициент), Энергия F для RZC — асимметричная двухминит. е. U = kT ln(2/1). Абсолютная ошибка опреде- мумная функция. На рис. 4, b приводится схематичеления U не превышает 0.001 eV. Для других величин ское изображение локальной F для половины образца ошибки указаны в таблице. В соответствии с (5) точность с нулевой суммарной поляризацией (кривая 1) (для измерений должна заметно возрастать, если увеличить другой половины F имеет аналогичный вид, но ее бовремя регистрации релаксации. Отметим еще раз, что в лее глубокий минимум находится справа при P > 0).

отличие от [4] при аппроксимации экспериментальных Поляризующее поле Ep изменяет вид F (кривая 2), данных для обоих кристаллов степенной зависимостью и при определенном его пороговом значении, когда (3) со свободными параметрами a, n величина Pe также FA FB, начинается термоактивационная релаксация считалась произвольной (третий свободный параметр). из состояния A в B. При выключении Ep происходит Для TGS это дополнительное предположение фактически деполяризация из состояния C в D (кривая 3). Видничего нового по сравнению с [4] не дает, поскольку но, что в отличие от TGS оба процесса существенно при этом Pe по-прежнему практически совпадает со различаются: поляризация медленная, а деполяризация спонтанной поляризацией Ps при всех значениях E < Ec относительно быстрая, барьер Up = FA > Ud = FC.

(см. таблицу). Для RZC, однако, величина Pe зависит от Для энергий барьеров Up, Ud, отвечающих временам m E, приблизительно повторяя зависимость P от E первой и m максимумов распределения f ( ) для поляризации четверти периода изменения поля (рис. 1, b). и деполяризации соответственно (см. таблицу и рис. 3), Физика твердого тела, 1999, том 41, вып. 504 В.В. Гладкий, В.А. Кириков, Е.С. Иванова, С.В. Нехлюдов Рис. 4. Схематическое изображение локальных функций свободной энергии F(P) для TGS (a) и Rb2ZnCl4 (b).

имеем Up-Ud = kT ln(m/m) 0.11 eV. Поскольку в со- ”вытянутой” петли свободная энергия — асимметричная = ответствии с экспериментальными данными параметры относительно поляризации двухминимумная функция, кривой F(P) должны иметь некоторое распределение в параметры которой распределены в объеме таким обраобъеме, значения коэрцитивных полей Ec в локальных зом, что средняя спонтанная поляризация равна нулю, точках кристалла различны, и в процессе надбарьерной коэрцитивное поле различно в различных участках криполяризации всегда принимает участие только часть объ- сталла, а в релаксации поляризации принимает участие ема, в которой выполняется условие FA 0. Асимметрия ограниченная часть образца, объем которой увеличиваF(P) для RZC, возможно, связана с появлением из-за не- ется при возрастании поля. Существенно, однако, что однородностей кристалла внутренних смещающих полей в обоих случаях термоактивационные процессы релакEb, как например в кристаллах TGS, содержащих при- сации подчиняются единому эмпирическому степенному меси или подвергнутых ионизирующему облучению [7]. закону, по-видимому являющемуся универсальным для Причина появления Eb противоположных знаков в ”чи- всех неоднородных систем.

стом” RZC остается пока неясной. Возможно, что это Работа выполнена при финансовой поддержке Росследствие скопления дефектов в антифазных границах и сийского фонда фундаментальных исследований (проект в плоскостях, занимаемых солитонами в несоразмерной № 96-02-18456).

фазе при T > Tc [2].

В настоящее время известно большое количество Список литературы различных сегнетоэлектрических материалов, у которых зависимость поляризации от электрического поля (петля [1] A.K. Jonscher. Dielectric Relaxation in Solids. Chelsea диэлектрического гистерезиса) имеет либо прямоугольDielectric Press Ltd, London (1983). P. 380.

ную, либо ”вытянутую” форму. Последняя характерна в [2] H.Z. Cummins. Phys. Rep. 185, 5–6, 211 (1990).

первую очередь для неоднородных систем с различного [3] L.E. Cross. Ferroelectrics 151, 305 (1994).

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

рода макроскопическими неоднородностями, например ФТТ 39, 11, 2046 (1997).

для так называемых релаксаторов, стекол или керамик.

[5] W. Osak, K. Tkacz-Smiech. Appl. Phys. A65, 439 (1997).

Приведенные в настоящей работе данные регистрации [6] Л.Д. Ландау, Е.М. Лившиц. Электродинамика сплошных релаксации для процессов поляризации и деполяризации сред. Наука, М. (1982). С. 620.

на примере двух кристаллов позволяют связать особен[7] М. Лайнс, А. Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им ности формы петли, спектры распределения энергетичематериалы. Мир, М. (1981). С. 736.

ских барьеров для доменных стенок и локальной свобод[8] F. Alberici, P. Doussineau, A. Levelut. J. Phys. I France 7, 2, ной энергии. В случае прямоугольной петли свободная 329 (1997).

энергия в любой точке кристалла — обычная симме[9] В.И. Диткин, А.П. Прудников. Справочник по операционтричная двухминимумная функция, параметры которой ному исчислению. Высш. шк., М. (1965). С. 467.

имеют некоторое распределение в объеме, коэрцитивное [10] Б.А. Струков, А.П. Леванюк. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. Наука, М. (1995).

поле имеет определенную величину, медленная термоС. 301.

активационная релаксация начинается в сколь угодно малом поле и включает все участки кристалла. В случае Физика твердого тела, 1999, том 41, 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.