Исследование движения доменных стенок и фазовых границ под действием пространственно неоднородного электрического поля и механических напряжений в керамике феррита висмута легированной редкоземельными ионами
Аннотация
В работе исследовалось воздействие неоднородного электрического поля и механических напряжений на особенности движения интерфейсов, таких как фазовые и доменные границы, в керамике феррита висмута. А также доменная структура и локальное переключение поляризации в тонких пленках феррита висмута.
В ходе работы были получены следующие основные результаты:
1) Показано, что увеличение степени легирования керамик приводит к увеличению доли антиполярной фазы, вследствие чего происходит уменьшения среднего размера доменов.
2) Показано, что отклонение зёрен от полярной ориентации не приводит к существенному изменению размера и формы доменов при локальном переключении поляризации.
3) Показано, что поля активации для не-180-градусных доменных стенок в твёрдых расплавах BFO выше, чем для 180-градусных стенок: Eaс=50 кВ/мм и 26 кВ/мм, соответственно.
4) Установлено, что легирование редкоземельными элементами уменьшает поля активации движения доменных стенок – доменные стенки становятся более подвижными.
5) Показана возможность индуцированного электрическим полем фазового перехода антиполярная-полярная фаза в твёрдых расплавах BFO легированной Sm.
6) Показано, что фазовые границы обладают изменёнными механическими свойствами: их модуль Юнга оказывается ниже объёмного значения: 2,2 ГПа относительно 2,5 ГПа.
7) Показано, что при синтезе BFO с помощью золь-гель технологии, в твёрдых расплавах возникает само-организованное формирование доменной структуры, состоящей из «кластеров» зёрен с однородным направлением спонтанной поляризации.
8) Границы зёрен, отделяющие кластеры с однородным направлением спонтанной поляризации, обладают значительно повышенной проводимостью.
9) Переключение поляризации не приводит к изменению величины проводимости по границам зёрен, что может быть отнесено к локализации дефектом в области заряженных границ зёрен.
10) Показано, что под действием наноиндентирования происходит переключение поляризации непосредственно в области пластической деформации материала, а также снаружи области пластической деформации.
11) Установлено, что критическая величина механического напряжения для переключения поляризации составляет: σc= 14,6 МПа. Полученное значение соответствуют значениям литературных данных для других сегнетоэлектрических керамик.
В ходе работы были получены следующие основные результаты:
1) Показано, что увеличение степени легирования керамик приводит к увеличению доли антиполярной фазы, вследствие чего происходит уменьшения среднего размера доменов.
2) Показано, что отклонение зёрен от полярной ориентации не приводит к существенному изменению размера и формы доменов при локальном переключении поляризации.
3) Показано, что поля активации для не-180-градусных доменных стенок в твёрдых расплавах BFO выше, чем для 180-градусных стенок: Eaс=50 кВ/мм и 26 кВ/мм, соответственно.
4) Установлено, что легирование редкоземельными элементами уменьшает поля активации движения доменных стенок – доменные стенки становятся более подвижными.
5) Показана возможность индуцированного электрическим полем фазового перехода антиполярная-полярная фаза в твёрдых расплавах BFO легированной Sm.
6) Показано, что фазовые границы обладают изменёнными механическими свойствами: их модуль Юнга оказывается ниже объёмного значения: 2,2 ГПа относительно 2,5 ГПа.
7) Показано, что при синтезе BFO с помощью золь-гель технологии, в твёрдых расплавах возникает само-организованное формирование доменной структуры, состоящей из «кластеров» зёрен с однородным направлением спонтанной поляризации.
8) Границы зёрен, отделяющие кластеры с однородным направлением спонтанной поляризации, обладают значительно повышенной проводимостью.
9) Переключение поляризации не приводит к изменению величины проводимости по границам зёрен, что может быть отнесено к локализации дефектом в области заряженных границ зёрен.
10) Показано, что под действием наноиндентирования происходит переключение поляризации непосредственно в области пластической деформации материала, а также снаружи области пластической деформации.
11) Установлено, что критическая величина механического напряжения для переключения поляризации составляет: σc= 14,6 МПа. Полученное значение соответствуют значениям литературных данных для других сегнетоэлектрических керамик.