Химическое переключение поляризации в сегнетоэлектрике

Так, в прошедшем сезоне опыты распознали, что сегнетоэлектрические поверхности с противоположной полярностью по-различному адсорбируют молекулы [1], а уже в новом году ученым из университетов Иллинойса и Пенсильвании удалось замечать обратный эффект – химическое окружение руководит ориентацией электрической поляризации пленки сегнетоэлектрика подобно электрическому напряжению [2].

Опыты создавали в воздухе кислорода при температуре 600–1000 К с пленками титаната свинца PbTiO3, выращенными на подложке SrTiO3. Прослойка из проводящего SrRuO33 делала роль железного контакта, в котором происходит электронная компенсация связанных зарядов на нижней поверхности сегнетоэлектрической пленки, тогда как верхняя граница ее свободна и подвержена действию кислорода (рис. 1а).

Для измерения электрической поляризации пленки использовали рентгенографический способ (synchrotron x-ray scattering), что разрешает весьма совершенно верно определять их смещение и положение атомов в поляризованном состоянии, и одновременно с этим не чувствителен к поверхностным зарядам.

В следствии замечали характерные петли сегнетоэлектрического гистерезиса (рис. 1 б), лишь вместо электрического поля по горизонтальной оси откладывалась величина давления кислорода. Как значения поляризации насыщения, так и ширина петли уменьшалась с температурой, и при температуре выше точки Кюри (920 К) сегнетоэлектрический гистерезис исчезал, обосновывая тем самым, что данное явление обусловлено как раз переключением поляризации, а не трансформацией состава вещества, потому, что в последнем случае должен был бы наблюдаться рост результата с температурой.

Рис. 1. а – Исследуемые образцы; б – петля сегнетоэлектрического гистерезиса при трансформации давления кислорода [2]

Чем же обусловлен этот эффект? Дело в ионной компенсации связанных зарядов на поверхности материала. К примеру, на поверхности тех областей пленки, где поляризация направлена вверх (хороший поверхностный связанный заряд) смогут оседать отрицательно заряженные ионы O O2-, либо, напротив, с поверхности доменов с противоположной ориентацией поляризации эти ионы смогут отрываться.

Любой из этих механизмов способен обеспечить нейтрализацию доменов одной полярности, действуя как действенное электрическое поле.

Результаты результатов исследований, с одной стороны, говорят о важности учета химических особенностей воздуха, в которой находится сегнетоэлектрик, а с другой – открывают возможности применения на практике химических процессов как нового способа создания доменных структур в сегнетоэлектрических пленках, включая нанесение узоров через маску, изготовленную литографическим образом.

А. Пятаков

• 1. D.Li et al., Nature Mater., 7, 473 (2008)
• 2. R.V.Wang et al., Phys. Rev. Lett., 102, 047601(2009)

Случайные записи:

• Метиленовый синий поможет побороть редкое генетическое заболевание
• Описан общий молекулярный механизм возникновения аутоиммунных ошибок

Наполнения баллона высокого давления, кислород, азот, Аргон, типы и виды вентилей

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Поляризация ферроэлектриков изменяется при переходе к наноразмерам

  Что такое мало и как мало должно быть, дабы все-еще быть нужным? Исследователи из Университета Северной Каролины (North Carolina State University), США…

• Мгновенное переключение передач – альтернатива двойному сцеплению от xtrac

  По окончании двух лет засекреченных разработок инновационной коробки передач для спортивных машин, компания Xtrac открыла завесу над собственным…

• Метод измерения поляризации рентгеновского излучения работает!

  Экспериментально проверен способ измерения поляризации рентгеновского излучения, теоретические базы которого создали российские физики. Интернациональная…

• Ученым впервые удалось измерить изменения энергии атомов во время химической реакции

  В первый раз в истории современной науки ученым удалось сделать то, что ранее считалось неосуществимым – измерить энергию атомов молекулы на протяжении…