WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Физика твердого тела, 1998, том 40, № 7 Подвижность доменных стенок облученного триглицинсульфата © Л.Н. Камышева, О.М. Голицына, Т.Н. Подгорная Воронежский государственный университет, 394693 Воронеж, Россия (Поступила в Редакцию 8 января 1998 г.) Приводятся результаты исследования температурных зависимостей подвижности доменных стенок µ от дозы рентгеновского облучения в интервале от 20 до 180 kR. Показано, что значения µ неоднозначно зависят от амплитуды переключающего поля и дозы радиации для импульсов тока переключения разной полярности.

Изучение процессов переключения сегнетоэлектриче- Опыты показали, что характеристики переключения, изских кристаллов представляет не только общефизиче- меренные через несколько минут после облучения и ский, но и практический интерес, поскольку существуют спустя сутки, практически не изменились, т. е. эффект устройства, принцип действия которых основан или на ”старения” отсутствовал.

самом эффекте переключения, или на зависимости ха- Существует сильная зависимость коэрцитивного поля рактеристик кристалла от этого процесса [1]. Ec от дозы облучения. Внутреннее поле после каждого Интегральные характеристики процесса переключе- облучения также росло и достигло величины 400 V/cm ния и динамические свойства доменной структуры силь- при дозе 160 kR.

но зависят от наличия в кристалле дефектов разной при- После первого облучения дозой 20 kR импульсы тороды. В большой степени это относится к сегнетоэлек- ка переключения, соответствующие противоположным трическому триглицинсульфату (ТГС), кристаллическая направлениям переполяризующего поля, остались симструктура которого очень сложна [1,2], и радиационное метричными. При последующих облучениях, начиная воздействие на кристалл даже небольшими дозами созда- с дозы 40 kR, импульсы тока стали асимметричными, ет в нем большое число радиационных дефектов [3].

причем асимметрия, вызванная наличием внутреннего Существование радиационных дефектов приводит к поля, оказалась максимальной при комнатных темпебольшим изменениям сегнетоэлектрических свойств, в ратурах. При приближении к точке Кюри асимметрия том числе и параметров доменной структуры: подвижно- почти исчезает.

сти доменных стенок, поля и энергии активации. В нашей В настоящей работе, как и в предыдущих [4,5], мы работе [4], посвященной исследованию особенностей импредполагали, что в случае импульса с меньшим значепульсной переполяризации облученных кристаллов ТГС, нием imax и с большей величиной s переполяризующее было показано, что подвижность доменных стенок µ поле направлено по внутреннему, и назвали этот имкристалла неоднозначно зависит до дозы рентгеновского пульс положительным. Для другого импульса, условно облучения (D).

названного отрицательным, внутреннее и переполяризуЦелью настоящей работы явилось изучение дозных зающее поля направлены противоположно, т. е. i+ < i-, max max висимостей подвижности доменных стенок ТГС при его s+ >s-.

облучении ретгеновскими квантами от источника излуДля расчета значений µ использовалось соотношение чения с энергией 30 keV и мощностью дозы 240 kR/h.

Исследования проводились по импульсной методике при µ = d2/Us, (1) частоте следования биполярных импульсов 300 Hz [4,5].

где d — толщина образца, U — переполяризующее поле.

Образцы номинально чистого ТГС представляли собой На рис. 1 представлены температурные зависимости пластины полярного среза размером 0.4 0.6 0.09 cm µ для положительного и отрицательного импульсов при с серебряными электродами, нанесенными в вакууме.

Перед измерениями образцы были подвергнуты терми- нескольких дозах облучения. Кривая 1 приведена для ческому отжигу при 110C в течение часа. Далее приво- необлученного образца. Поведение зависимости µ(T ) в этом случае не отличается от известного из литератудятя результаты исследования для одного из образцов, ры [6], за исключением небольшого максимума, приходявеличина коэрцитивного поля которого после отжига, щегося на область ”перестройки” доменной структуры, определенная по петле диэлектрического гистерезиса на характерной для кристалла ТГС [4,5]. Сама аномалия чатоте 300 Hz, при комнатной температуре составила на зависимости µ(T ) может наблюдаться как в виде 350 V/cm. Внутреннее поле оказалось равным нулю.

Методика эксперимента состояла в следующем. Инте- максимума, так и в виде минимума, что, как показано гральные характеристики процесса переключения (мак- нами [5], определяется состоянием доменной структуры симальный ток imax, полное время переключения s) образца и условиями опыта.

измерялись как непосредственно после облучения, так и После первого облучения аномалия на кривой µ(T ) через 24 h, перед началом следующего облучения. Таким исчезает, а значения µ уменьшаются (кривая 2 на образом, каждая следующая доза облучения набиралась рис. 1). Этот результат можно объяснить закреплением через сутки, и весь цикл измерений занял 10 дней. части доменных стенок на радиационных дефектах. При 1322 Л.Н. Камышева, О.М. Голицына, Т.Н. Подгорная Сильное увеличение подвижности стенок для отрицательного импульса (рис. 3) с дозой радиации по сравнению с положительным свидетельствует, вероятно, о том, что в случае отрицательного импульса из процесса переключения выключается большая часть объема образца.

Если считать, что переключаемые объемы пропорциональны временам s+ и s-, то, исходя из данных рис. 4, следует допустить, что при температурах, далеких от точки Кюри, переключаемые объемы отличаются примерно в 2 раза (s+/s- = 2) при дозе 80 kR (кривые 1, Рис. 1. Температурные зависимости подвижности доменных стенок для отрицательного (4–7) и положительного (3, 8, 9) импульсов тока переключения при различных дозах рентгеновского излучения. D = 0 (1), 20 (2), 80 (3), 100 (4), 120 (5, 8), 140 (6) и 180 kR (7, 9). Кривые 1 и 2 относятся к дозам, при которых импульс являлся симметричным.

последующем увеличении дозы радиации значения µ для положительного импульса продолжают уменьшаться Рис. 2. Зависимости подвижности доменных стенок для (кривая 3 на рис. 1), а для отрицательного импульса не отрицательного импульса от дозы рентгеновского излучения меняются и совпадают со значениями µ, соответству- при различных температурах. T (C): 1 — 28, 2 — 36, 3 — 40, 4 — 44.

ющими кривой 2 на рис. 1. Дальнейшее возрастание концентрации радиационных дефектов приводит к тому, что часть объема образца выключается из процесса переключения с уменьшением полного времени s, что выражается в кажущемся увеличении подвижности доменных стенок, рассчитываемой по (1). Этот эффект проявляется особенно отчетливо для отрицательного импульса (кривые 4–7 на рис. 1) и в меньшей степени для положительного (кривые 8, 9 на рис. 1.). Обращает на себя внимание тот факт, что чем больше доза радиации, тем выше температура Tpr, при которой в образце начинается процесс переключения при данной величине переполяризующего поля (вставка на рис. 1).

При дозе радиации, равной 40 kR, для отрицательного импульса наблюдается ”радиационный отжиг” (рис. 2), обнаруженный нами ранее в применении к полю активации : уменьшение значений при дозах 20-40 kR [4].

В данном случае он проявился в возрастании подвижности доменных стенок. С увеличением температуры Рис. 3. Температурные зависимости разности подвижности доот комнатной до точки Кюри ”отжиг” пропадает, т. е.

менных стенок для отрицательного и положительного импульон имеет место в ограниченном интервале температур, сов тока переключения при дозах рентгеновского излучения далеких от температуры фазового перехода. D = 80 (1), 160 (2) и 180 kR (3).

Физика твердого тела, 1998, том 40, № Подвижность доменных стенок облученного триглицинсульфата на рис. 4), при дозе 140 kR это отношение увеличивается еще больше (кривые 3, 4 на рис. 4), а затем с дозой остается неизменным.

Существование в образце сильного внутреннего поля приводит к интересной особенности зависимости µ от амплитуды переполяризующего поля. Для отрицательного импульса µ- с увеличением поля уменьшается (кривые 1, 3, 5 на рис. 5), а для положительного — значения µ+ при малых дозах несколько увеличиваются (кривая 2 на рис. 5), а затем практически не меняются (кривые 4, 6 на рис. 5).

Такое неоднозначное поведение зависимостей µ(T ) для импульсов разной полярности мы обнаружили также для кристалла ТГС, легированного хромом, и для дейтерированного ТГС. И хотя природа внутреннего поля в двух последних случаях отличается от созданной радиацией, во всех трех случаях наблюдаются уменьшение µ с ростом поля для отрицательного импульса и возрастание µ для положительного. Условия, при Рис. 5. Полевые зависимости подвижности доменных стенок которых наблюдаются эти явления в трех кристаллах для отрицательного (1, 3, 5) и положительного (2, 4, 6) импульгруппы ТГС, могут отличаться друг от друга, но общая сов тока переключения при дозах рентгеновского излучения закономерность, отмеченная выше, сохраняется.

D = 40 (1, 2), 120 (3, 4) и 180 kR (5, 6).

Приведем некоторые соображения по этому поводу. Постоянное электрическое поле делает доменную структуру более ”жесткой”, но одновременно оно же сти мостовым методом при одновременном воздействии может при определенной его величине отрывать стенки постоянного электрического поля одного знака. Анаот дефектов-стопоров. Последний эффект наблюдался логичный эффект был обнаружен нами при изучении ранее на дейтерированном кристалле дигидрофосфата калия [7] при измерении диэлектической проницаемо- гармонического состава тока переключения [8].

Исходя из результатов опытов, изложенных выше, приходим к заключению, что в случае положительного импульса, когда переключаемое поле и внутреннее имеют одинаковые направления, преобладает эффект отрыва доменных стенок от дефектов, что приводит к освобождению определенного числа доменных стенок и облегчению условий переполяризации. Определенным подтверждением этого вывода является больший по величине переключаемый заряд (q) для положительного импульса (по сравнению с отрицательным). Например, при условиях опыта T = 36C, D = 120 kR, поле равно 670 V/cm q+ > q- приблизительно в 2 раза.

Список литературы [1] Дж. Барфут, Дж. Тейлор. Полярные диэлектрики и их применения. Мир, М. (1981). 526 с.

[2] М. Лайнс, А. Гласс. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. Пер. с англ. Мир, М. (1981). 736 с.

[3] А.П. Демьянчук. Автореф. канд. дис. Киев (1976).

[4] Л.Н. Камышева, О.М. Голицына, С.Н. Дрождин, А.Д. Масликов, А.Б. Барбашина. ФТТ 37, 2, 388 (1995).

[5] Л.Н. Камышева, О.А. Косарева, С.Н. Дрождин, О.М. Голицына. Кристаллография 40, 1, 93 (1995).

[6] А.С. Сонин, Б.А. Струков. Введение в сегнетоэлектричество. М. (1970). 271 с.

Рис. 4. Температурные зависимости полного времени пе- [7] Л.Н. Камышева, Н.А. Бурданина, О.К. Жуков, Л.А. Беспареключения s для отрицательного (1, 3) и положительного мятнова. Кристаллография 14, 1, 162 (1969).

(2, 4) импульсов тока переключения при дозах рентгеновского [8] S.N. Drozhdin, L.N. Kamysheva, Z.A. Liberman. Phys. Stat. Sol.

излучения D = 80 (1, 2) и 140 kR (3, 4). (a) 94, K69 (1986).

Физика твердого тела, 1998, том 40, №




© 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.