Формирование бидоменной структуры в пластинах монокристаллических сегнетоэлектриков методом фотонного отжига

Сканирующая зондовая микроскопия – один из наиболее эффективных методов исследования поверхностных свойств различных веществ, при помощи которого возможно исследовать поверхности на атомарном уровне. Для достижения такого высокого разрешения необходимо осуществлять точные перемещения зондом микроскопа. В настоящее время для этого используются актюаторы на основе пьезокерамики (PbZr_xTi_1-xO₃, PZT), которая характеризуется большими значениями пьезомодулей, однако обладает рядом существенных недостатков, таких как гистерезис, ползучесть и узкий температурный интервал применения.

Для создания пьезоэлектрических актюаторов более подходящим материалом являются монокристаллы сегнетоэлектриков ниобата лития (LiNbO₃) и танталата лития (LiTaO₃). Однако значения их пьезомодулей весьма малы, что не позволяет использовать монокристаллы в устройствах точного позиционирования напрямую. Для эффективного использования ниобата лития и танталата лития в качестве прецизионных актюаторов предложено формировать в них бидоменную сегнетоэлектрическую структуру. Она состоит из двух областей с противоположно направленными векторами спонтанной поляризации и деформируется по биморфному принципу при приложении электрического поля. Ниобат и танталат лития имеют широкий температурный рабочий интервал применения (температуры Кюри ~1140 °C и ~660 °С для ниобата и танталата лития, соответственно) и не обладают гистерезисом. Кроме всего прочего, эти монокристаллы являются оптическими, и, следовательно, могут применяться в качестве элементов, для юстировки квантовых резонаторов или для создания прецизионно деформирующегося волновода.

Методом фотонного отжига была сформирована бидоменная структура в пластинах ниобата и танталата лития. Контроль доменной структуры после отжига производился при помощи селективного травления шлифов пластин в кипящей смеси азотной и плавиковой кислот. На основе полученных пластин, возможно создать актюатор для осуществления безгистерезисных прецизионных перемещений с высокой точностью и стабильностью в диапазоне от единиц нанометров до десятков микрометров.

Научный руководитель - кандидат физико-математических наук, доцент Малинкович Михаил Давыдович.