Исследование эволюции микро-и нанодоменной структуры в монокристаллах ниобата лития, облученных ионами
Диссертация
Хочу поблагодарить всех сотрудников, аспирантов и студентов лаборатории сегнетоэлектриков. Огромное спасибо Пряхиной Виктории и Сармановой Марине за неоценимую помощь в проведении экспериментов и обработке результатов измерений. Иевлеву Антону, Нерадовскому Максиму, Зеленовскому Павлу, Небогатикову Максиму за помощь в проведении экспериментов по визуализации доменной структуры. Спасибо Шишкину… Читать ещё >
Список литературы
- Shur V. Ya. and Rumyantsev E. L., Crystal Growth and Domain Structure Evolution // Ferroelectrics. — 1993. — V. 142. — P. 1−7.
- Бартон В., Кабрера H., Франк Ф., Рост кристаллов и равновесная структура их поверхностей, в «Элементарные процессы роста кристаллов». М.: Ин.лит. — 1959. — С.11−109.
- Shur V. Ya., Gruverman A. L., Ponomarev N. Yu., Rumyantsev E. L., and Tonkachyova N. A., Fast Reversal Process in Real Ferroelectrics // Integrated Ferroelectrics. 1992. — V. 2, N. 1−4. -P.51−62.
- Shur V. Ya., Gruverman A. L., and Rumyantsev E. L., Dynamics Of Domain Structure In Uniaxial Ferroelectrics // Ferroelectrics. 1990. — V. 111. — P. 123−131.
- Барфут Дж., Тейлор Дж. Полярные диэлектрики и их применения. М.: Мир. — 1981. -526 с.
- Лайнс М., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы. — М.: Мир. — 1981. — 736 с.
- Fatuzzo Е., Merz W. J., Ferroelectricity, Amsterdam: North-Holland Publishing Company. -1967.-287 p.
- Fatuzzo E., Merz W. J. Switching Mechanism in Triglycine Sulfate and Other Ferroelectrics. // Phys. Rev. -1959, — V. 116, N. 1. P. 61−68.
- Taylor G. W., High Field Polarization Reversals in Liquid Electroded Barium Titanate Crystals // Austral. J. Phys. 1962. — V. 15, N. 4. — P. 549−567.
- Zen’iti K., Husimi K., and Kataoka K., Polarization Reversal in Triglycine Sulphate Crystal // J. Phys. Soc. Japan. 1958, V. 13. — P. 661.
- Kaenzig W., Space Charge Layer Near The Surface Of A Ferroelectric // Phys. Rev. 1955. -V. 98, N.2.-P. 549−550
- Merz W. J., Switching Time in Ferroelectric ВаТЮз and Its Dependence On Crystall Thickness // J. Appl. Phys. 1956. — V. 27, N. 8. — P. 938−942.
- Miller R. C., Savage A. Motion of 180° Domain Walls in Metal Electroded Barium Titanate Crystals as Function of Electric Field and Sample Thickness // J. Appl. Phys. 1960. — V. 31, N. 4. — P. 662−669.
- Miller R. C., Savage A. Motion of 180° Domain Walls in ВаТЮз Under the Application of a Train of Voltage Pulses // J. Appl. Phys. 1961. — V. 32, N. 4. — P. 714−721.
- Callaby D. R. Domain Wall Velocities and the Surface Layer in ВаТЮз // J- Appl. Phys.1965. V. 36, N. 9. — P. 2751−2760.
- Miller G.D., Batchko R. G., Tulloch W. M., Weise D.R., Fejer M. M., Byer R. L. 42%-Efficient Single-Pass CW Second Harmonic Generation in Periodically Poled Lithium Niobate // Opt. Lett. 1997. -V. 22. — P. 1834−1836.
- Fatuzzo E., Merz W. J. Surface Layer in BaTi03 Single Crystals // J. Appl. Phys. — 1961. — V. 32, N. 9.-P. 1685−1687.
- Drougard M. E., Landauer R. On the Dependence of the Switching Time of Barium Titanate Crystals on Their Thickness // J. Appl. Phys. 1959. — V. 30, N. 11. — P. 1663−1668.
- Фридкин В. M. Сегнетоэлектрики-полупроводники. М.: Наука. — 1976. — 408 с.
- Иона Ф., Ширане Д. Сегнетоэлектрические кристаллы. М.: Мир. — 1965. — 555 с.
- Розенман Г. И., Охапкин В. А., Чепелев Ю. Л., Шур В. Я. Эмиссия электронов при переключении сегнетоэлектрика германата свинца // Письма в ЖЭТФ. 1984. — Т. 39. -С. 397−399.
- Шур В. Я. Доменная структура одноосных сегнетоэлектриков и процессы экранирования: Дис. док.физ.-мат. наук. УрГУ. — Свердловск, 1990.
- Larsen Р. К., R. Cuppens, G. Spierings. Ferroelectric Memories // Ferroelectrics. 1992. -V. 128.-P. 265−292.
- Shur V. Ya., in Ferroelectric thin films: synthesis and basic properties. Gordon&Breach, NY. — 1996. — V. 10, Ch. 6.-P. 193.
- Важенин В. А., К. M. Стариченко, А. В. Гурьев. Движение примесных ионов галогенов в германате свинца. ФТТ. — 1988. — Т. 30, вып. 5. — С. 1443−1447.
- Юрин В. А. Получение устойчивого монодоменного состояния сегнетоэлектриков // Изв. АН СССР, сер. физ. .-I960.-Т. 24, вып. 11.-С. 1329−1333.
- Arlt G. Neumann Н. Internal Bias in Ferroelectric Ceramics: Origin and Time Dependence, Ferroelectrics, 1988, V. 87, pp. 109−120.
- Lambeck P. У. Jonker G. H., Ferroelectric Domain Stabilization in ВаТЮз by Bulk Ordering of Defects // Ferroelectrics. -1978. V. 22, N. 1. — P. 729−731.
- Lambeck P. V., Jonker G. H. The Nature of Domain Stabilization in Ferroelectric Perovskites. -J. Phys. Chem. Solids. 1986. — V. 47, N. 5. — P. 453−461.
- Бородина В. А., Бабанских В. А., Бородин В. 3., Исследование неоднородного экранирования в кристаллах ВаТЮз по локальной пироактивности. Ростовский госуниверситет, ВИНИТИ. — 1981.-N. 5531−81.
- Stolichnov I., Tagantsev A. Space-Charge Influenced-Injection Model for Conduction in Pb (ZrxTil-x)03 Thin Films //J. Appl. Phys. 1998. -V. 84, N. 6. — P. 3216−3225.
- Ченский Е. В. О монодоменной поляризации сегнетоэлектриков с фазовым переходом первого рода // ФТТ. 1970, Т. 12, вып. 2. — С. 586−592.
- Arlt G., Neumann Н., Internal Bias in Ferroelectric Ceramics: Origin and Time Dependence // Ferroelectrics. 1988. — V. 87. — P. 109−120.
- ShurV., Rumyantsev E., Batchko R., Miller G., FejerM., ByerR., Physical Basis of the Domain Engineering in the Bulk Ferroelectrics // Ferroelectrics. 1999. — V. 221. — P. 157−167
- Ohnishi N., Iizuka Т., Etching Study of Microdomains in UNBO3 Single Crystals // J. Appl. Phys. 1975. — V. 46. — P. 1063−1067.
- Shur V.Y. Correlated Nucleation and Self-Organized Kinetics of Ferroelectric Domains in Nucleation Theory and Applications, Wiley 2005. — V. 6. — P. 178−214.
- Шур В.Я., Румянцев Е. Л., Куминов В. П., Субботин A. JL, Николаева Е. В., Движение плоской доменной стенки в сегнетоэлектрике-сегнетоэластике молибдате гадолиния // ФТТ,-1999.-Т. 41.-Вып. 1-С. 126−129
- Shur V.Ya., Gruverman A.L., Letuchev V.V., Rumyantsev E.L., Subbotin A.L., Domain Structure of Lead Germanate // Ferroelectrics. 1989. — V. 98. — P. 29−49.
- Dolbilov M.A., Shishkin E.I., Shur V.Ya., Tascu S., Baldi P., Micheli M.P. Abnormal Domain Growth in Lithium Niobate with Surface Layer Modified by Proton Exchange // Ferroelectrics. -2010.-V. 398, № l.-P. 108−114.
- Shur V. Y., Kuznetsov D.K., Mingaliev E.A., Yakunina E.M., Lobov A.I., Ievlev A.V. In situ Investigation of Formation of Self-assembled Nanodomain Structure in Lithium Niobate After Pulse Laser Irradiation // Appl. Phys. B. 2011. — V. 99. — P. 82 901.
- Shur V.Ya., Kuznetsov D.K., Lobov A.I., Pelegov D.V., Pelegova E.V., Osipov V.V., Ivanov M.G., Orlov A.N. Self-Similar Surface Nanodomain Structures Induced by Laser Irradiation in Lithium Niobate // Physics of Solid State. 2008. — V. 50. — P. 717−723.
- Shur V. Ya., Rumyantsev E. L., Nikolaeva E. V., Shishkin E. I. Formation and Evolution of Charged Domain Walls in Congruent Lithium Niobate // Appl. Phys. Lett. 2000. — V. 77, N. 22.-P. 3636−3638.
- Volk Т., Wohlecke M. Lithium Niobate: Defects, Photorefraction and Ferroelectric Switching. -Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag. 2008.
- Matthias В., Remeika J., Ferroelectricity in the Ilmenite Structure // Phys. Rev. 1949. — V. 76. -P. 1886−1887.
- Ballman A. Growth of Piezoelectric and Ferroelectric Materials by the Czochralski Technique // J. Am. Ceram. Soc. 1965. — V. 48. — P. 112−113.
- Федулов С., Шапиро 3., Ладыжинский П. Применение метода Чохральского для выращивания монокристаллов LiNbC>3, LiTa03, NaNb03 // Кристаллография 1965. -Т. 10.-С. 268−270.
- Смоленский Г. А. Физика сегнетоэлектрических явлений, Ленинград, изд. Наука. 1985. — 396 с.
- Кузьминов Ю. С. Электрооптический и нелинейно-оптический кристалл ниобата лития, Москва, изд. Наука. 1987. — 264 с.
- Кузьминов Ю. С. Ниобат и танталат лития материалы для нелинейной оптики. -Москва, изд. Наука. — 1975. — 224 с.
- Бежанова А. И., Бездетный Н. М., Волк Т. Р., Зейналлы А. X., Сильвестров В. Г. Исследование статического переключения в кристаллах НБС по интегральному рассеянию света. Известия вузов MB и ССО СССР, Сер. Физика. — 1984. — С. 2−12.
- Kurimura S., Uesu Y. Application of the Second Harmonic Generation Microscope to Nondestructive Observation of Periodically Poled Ferroelectric Domains in Quasi-Phase-Matched Wavelength Converters // J. Appl. Phys. 1997. — V. 81, N. 1. — P. 369−375.
- Gopalan V., Dierolf V., Scrymgeour D., Defect-Domain Wall Interactions in Trigonal Ferroelectrics // Annu. Rev. Mater. Res. 2007. — V. 37. — P. 449−489.
- Shur V.Ya., Lobov A.I., Shur A.G., Rumyantsev E.L., Gallo K., Shape Evolution of Isolated Micro-Domains in Lithium Niobate // Ferroelectrics. 2007. — V. 360, — P. 111−119.
- Shur V.Ya., Kinetics of Ferroelectric Domains: Application of General Approach to LiNb03 and LiTa03 // Journal of Materials Science. 2006. — V. 41. — P. 199−210.
- Miller R.C., Savage A., Direct Observation of Antiparallel Domains During Polarization Reversal in Single-Crystal Barium Titanate // Phys. Rev. Lett. 1959. — V. 2. — P. 294−296.
- Shur V.Ya., Lobov A.I., Shur A.G., Rumyantsev E.L., Gallo K., Shape Evolution of Isolated Micro-Domains in Lithium Niobate // Ferroelectrics. 2007. — V. 360, — P. 111−119.
- Shur V.Ya., Lobov A.I., Shur A.G., Kurimura S., Nomura Y., Terabe K., Liu X.Y., Kitamura K. Rearrangement of Ferroelectric Domain Structure Induced by Chemical Etching // Appl. Phys. Lett. 2005. — V.87, N.2. — P. 22 905.
- Handbook of optics, ed. by Michael Bass. McGraw-Hill. — 1995. — 535 p.
- Keigo I. Elements of Photonics: In Free Space and Special Media. N.Y.: John Wiley & Sons. Inc. — 2002. — 658 p.
- Gopalan V., Jia Q., Mitchell T. In situ Video Observation of 180° Domain Kinetics in Congruent LiNb03 // Appl. Phys. Lett. 1999. — V. 75, N. 16. — P. 2482−2484.
- Soergel E. Piezoresponse force microscopy (PFM) // J. Phys. D: Appl. Phys. 2011. — V. 44, № 46.-P. 464 003.
- Kholkin A., Kalinin S., Roelofs A., Gruverman A. «Review of Ferroelectric Domain Imaging by Piezoresponse Force Microscopy» in Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at Nanoscale. N.Y.: Springer. — 2007.
- Ridah A., Bourson P., Fontana M., Malovichko G. The Composition Dependence of the Raman Spectrum and New Assignment of the Phonons in LiNb03 // J. Phys. Condens. Matter. 1997. -V.9.-P. 9687−9693.
- Zelenovskiy P., Fontana M., Shur V., Bourson P., Kuznetsov D., Raman Visualization of Micro- and Nanoscale Domain Structures in Lithium Niobate // Appl. Phys. A: Materials Science & Processing. 2010. — V. 99. — P. 741−744.
- Merz W.J. Domain Formation and Domain Wall Motions in Ferroelectric ВаТЮЗ Single Crystals // Phys. Rev. 1954. — V.95, N.3. — P. 690−698.
- Ishibashi Y., Takagi Y: Note on Ferroelectric Domain Switching // J. Phys. Soc. Jap. 1971. -V.31, N.2. — P. 506−510.
- Колмогоров А. К статистической теории кристаллизации металлов // Изв. АН СССР, сер. мат. 1937. — V.3. — Р. 355−359.
- Avrami М. Kinetics of Phase Change. 1. General theory // J. Chem. Phys. 1939. — V.7. -P.1103−1112.
- Dimmler K., Parris M., Butler D., Eaton S., Pouligny В., Scott J.F., Ishibashi Y. Switching Kinetics in KN03 Ferroelectric Thin-Film Memories // J. Appl. Phys. 1987. — V.61, N.12. -P. 5467−5470.
- Shur V., Rumyantsev E., Makarov S. Kinetics of Phase Transformations in Real Finite Systems: Application to Switching in Ferroelectrics // J. Appl. Phys. 1998. — V.84, N.l. -P. 445−451.
- Shur V.Y., Rumyantsev E.L., Makarov S.D. Kinetics of Polarization Switching in Finite-Size Ferroelectric Samples // Phys. Sol. State. 1995. — V.37, N.6. — P. 917−919.
- Риссел X., Руге И. Ионная имплантация / Пер. с нем. Климова В. В., Пальянова В. Н. / Ред. Гусева М. И. М.: Наука. 1983. — 284 с.
- Ионная имплантация и лучевая технология / под ред. Вильямса Дж.С., Поута Дж.М. -пер.с англ. Киев: Наук, думка. — 1988. — 357 с.
- Овчинников В.В. Имплантация ускоренных ионов в вещество: методические указания. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ. 2002. — 27 с.
- Townsend P. D., Chandler P. J. and Zhang L. Optical Effects of Ion Implantation. Cambridge: Cambridge U. Press. 1994. — 292 p.
- Buchal Ch. Implantation of Optical Ferroelectrics // J. Electroceram. 1999. — V.3, N.2. -P. 179.
- Feng C. Photonic Guiding Structures in Lithium Niobate Crystals Produced by Energetic Ion Beams // J. Appl. Phys. 2009. — У.106. — P.81 101.
- Ziegler J.F., Biersack J .P., Littmark U. The Stopping and Range of Ions in Solids. New York: Pergamon. — 1985.
- Hodgson E.R., Agullo-Lopez F. Oxygen Vacancy Centres Induced by Electron Irradiation in LiNb03 // Solid State Commun. 1987. — V.64. -P.965.
- Ziegler J. F. Handbook of Ion Implantation Technology. Amsterdam: North-Holland, 1992. -600 p.
- Amolo G.O., Comins J.D., Naidoo S.R., Connell S.H., Witcomb M.J., Derry Т.Е. Effects of Ag+ and Au3+ Ion Implantation of Lithium Niobate // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. В -2006.-V.250.-P.233.
- Plaksin О. A., Kono K., Takeda Y., Plaksin S. O., Shur V. Ya., Kishimoto N. Rearrangements on the Surface of Heavy-Ion-Implanted LiNb03 // Ferroelectrics. 2010. — V.398. — P.42.
- Gnaser. H. Low energy ion irradiation of Solid Surfaces. Springer-Verlag Berlin Heidelberg.1999.-293 p.
- Rossnagel S.M., Westwood W.D., Haber J.J. Handbook of Plasma Processing Technology: Fundamental, Etching, Deposition and Surface Interactions. N.Y.:William Andrew. — 1991. -653 p.
- Thompson D.A. High Density Cascade Effects // Rad. Effects. -1981. V. 56. — P. 105−150.
- Белых T.A. Резерфордовское обратное рассеяние. Екатеринбург: ГОУ УГТУ-УПИ. -2002.-28 с.
- Vincent В., Boudrioua А., Kremer R., Moretti P. Second Harmonic Generation in Helium-Implanted Periodically Poled Lithium Niobate Planar Waveguides // Opt. Commun. 2005. -V.247. — P.461
- Caballero-Calero O., Garcia-Cabanes A., — Carrascosa M., Agullo-Lopez F., Villarroel J.,-Crespillo M., Olivares J. Periodic Poling of Optical Waveguides Produced by Swift-Heavy-Ion Irradiation in LiNb03 // Appl. Phys. B. 2009. — V.95. — P.435.
- Kostritskii S.M., Moretti P. Photorefractive LiNbOs Waveguides Fabricated by Combining HeImplantation and Copper Exchange // Appl. Phys. B: Las. and Opt. 1999. — V. 68, № 5. — P. 801−805.
- Olivares J., Garcia G., Garcia-Navarro A., Agullo-Lopez F., Caballero O., Garcia-Cabanes A. Generation of High-Confinement Step-Like Optical Waveguides in LiNb03 by Swift Heavy Ion-Beam Irradiation // Appl. Phys. Lett. 2005. — V.86. — P. 183 501.
- Boudrioua A., Salem S. O., Moretti P., Kremer R., Loulergue J. C. Electro-optic Coefficients in H±ion Implanted LiNb03 Planar Waveguide // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. Sec. B. -1999.-V.147.-P.393.
- Boudrioua A., Moretti P., Loulergue J. C. Fabrication, Characterization and Electro-optic Performances of Proton-implanted Waveguides in LiNb03 // J. Non-Cryst. Solids. 1995. -V.187. — P.443.
- Rams J., Olivares J., Chandler P. J., Townsend P. D. Second Harmonic Generation Capabilities of Ion Implanted LiNb03 Waveguides // J. Appl. Phys. 1998. — V.84. — P.5180.
- Robertson E. E., Eason R. W., Yokoo Y., Chandler P. J. Photorefractive Damage Removal in Annealed-proton-exchanged LiNb03 Channel Waveguides // Appl. Phys. Lett. 1997. — V.70. — P.2094.
- Dazzi A., Mathey P., Lompre P., Jullien P., Odoulov S. G., Moretti P. Unconventional Beam Amplification with Photovoltaic and Diffusion Effects in a He±implanted LiNb03: Fe waveguide // J. Opt. Soc. Am. B: Opt. Phys.- 1999. V.16. — P.256.
- Tan Y., Chen F., Kip D. Photorefractive Properties of Optical Waveguides in Fe: LiNb03 crystals produced by 03+ ion implantation // Appl. Phys. B. 2009. — V.94. — P.467.
- Villarroel J., Carrascosa M., Garcia-Cabanes A., Caballero-Calero O., Crespillo M., Olivares J. Photorefractive Response and Optical Damage of LiNb03 Optical Waveguides Produced by Swift Heavy Ion Irradiation // Appl. Phys. B. 2009. — V.95. — P.429.
- Pichugin V.F., A.A. Bulycheva, V.Yu. Yakovlev, 111 Won Kim. Ion Irradiation and Reduction Effect on the Conductivity and Optical Absorption of Heavily MgO-doped LiNb03 Single Crystals // Physica Status Solidi ©. 2005. — V. 2, № 1. — P. 208−211.
- Булычёва A.A. Электропроводность и электронно-дырочные процессы в сильнолегированных окисью магния кристаллах ниобата лития: Дис. канд. физ.-мат. наук. Томск. 2005.-151 с.
- Астахова А., Стрельцов М. В., Цветкова Ю. В. Влияние плазменного облучения на поверхностную электропроводность ниобата лития и кремния. // Физика и химия обработки материалов. 1987. — № 4. — С. 30−32.
- Schreck Е., Dransfeld К. Enhanced Electrical Surface Conductivity of LiNb03 Induced by Argon-Ion Bombardment // Appl. Phys. A Sol. and Surf. 1987. — V. 44, № 3. — P. 265−268.
- Feng Xiqi, Shang Wei. Effect of H±ions Implantation and Ar±ions Bombardment on the Properties of LiNb03 Crystal Surfaces // Chinese Phys. Lett. 1989. — V. 6, № 2. — P. 72−75.
- Courths R., Steiner P., Hochst H., Hufiier S. Photoelectron-Spectroscopy Investigation and Electronic Properties of LiNb03 Crystal Surfaces // Appl. Phys. 1980. — V. 21, № 4. — P. 345 352.
- Turcicova H., Arend H., Jarolimek O. A Low-Resistance Layer on LiNbC>3 Produced in Hydrogen RF Discharge // Sol. State Commun. 1995. — V. 93, № 12. — P. 979−981.
- Turcicova H., Vacik J, Cervena J., Perina V., Polcarova M., Bradler J., Zelezny V., Zemek J. LiNbC>3 Exposed to Radio-frequency Plasma // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. 1998. -V. 141.-P. 494−497.
- Caballero-Calero O., Garcia-Cabanes A., Carrascosa M., Bermudez V., Crespillo M., Olivares J. Fabrication of Periodically Poled Swift Ion-irradiation Waveguides in LiNbU3 // Ferroelectrics. 2009. — V. 390, № 1. — P. 29−35.
- Jentjens L., Hattermann H., Peithmann K., Haaks M., Maier K., Kosters M. Domain Reversal Properties and Refractive Index Changes of Magnesium Doped Lithium Niobate Upon Ion Exposure // J. Appl. Phys. 2008. — V. 103. — P.34 104.
- Jentjens L., Peithmann K., Maier K., Steigerwald H., Jungk T. Radiation-damage-assisted Ferroelectric Domain Structuring in Magnesium-doped Lithium Niobate // Appl. Phys. B. -2009. V. 95, № 3. — P. 441−445.
- Lilienblum M., Ofan A., Hoffmann A., Gaathon O., Vanamurthy L., Bakhru S., Bakhru H., Osgood R. M., Soergel E. Low-voltage Nanodomain Writing in He-implanted Lithium Niobate Crystals // Appl. Phys. Lett. 2010. — V.96. — P.82 902.
- Shur V.Ya., Rumyantsev E.L., Nikolaeva E.V., Shishkin E.I., Baturin I.S. Kinetic Approach to Fatigue Phenomenon in Ferroelectrics // J. Appl. Phys. 2001. — V.90, № 12. — P. 6312−6315.
- Zhang Y., Baturin I.S., Aulbach E., Lupascu D.C., Kholkine A.L., Shur V.Ya., Rodel J. Evolution of Bias Field and Offset Piezoelectric Coefficient in Bulk Lead Zirconate Titanate with Fatigue // Appl. Phys. Lett. 2005. — V. 86. — P. 12 910.