Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Физика arrow Физика сегнетоэлектриков: современный взгляд

3.4. Уменьшенные размеры и другие граничные эффекты

3.4.1. Общая дискуссия

Сегнетоэлектрические материалы весьма чувствительны к электромеханическим граничным условиям из-за дальнодействующсто характера электростатических взаимодействий и сильной связи между поляризацией и деформациями [7, 70, 711. Поэтому оказывается весьма существенным влияние на их поведение поверхностей и других граничных условий [81, 82]. Более того, имеется множество способов, с помощью которых внешнее окружение может влиять на сегнетоэлектрическое поведение; таковы, например, электрические поля, связанные с поверхностными зарядами и деформации несоответствия. Наконец, нельзя забывать о значительном коммерческом интересе к использованию сегнетоэлектриков для портативных устройств с высокой плотностью записи информации. Для создания таких все более миниатюрных приборов понимание и моделирование эффектов, связанных с уменьшением размеров, является ключевым вопросом для оптимизации дизайна изделий [7, 83]. Как правило, создаваемые структуры будут иметь линейные размеры 10 нм—1 мкм, не подходящие для методик, работающих на атомных масштабах. Однако такой подход может быть использован для определения локальных изменений (например, состава, деформаций, смещений) в связи с конкретными граничными условиями; результаты могут быть использованы для привлечения феноменологической теории, которая применима на больших масштабах длин и может быть полезна для прямого сравнения с экспериментальными наблюдениями.

В этом разделе мы просуммируем ключевые особенности подхода Ландау-Гинзбурга к сегнетоэлектрикам со специфическими условиями на границах, сосредоточив внимание па хорошо изученной планарной геометрии. Начнем с полубесконечного сегнетоэлектрика со свободной поверхностью, этот случай может быть легко обобщен на свободную тонкую пленку. Поскольку на свободной поверхности координационное число уменьшено по сравнению с объемом, можно ожидать, что средняя поляризация будет иметь иное поведение вблизи границы, и это приведет к изменению ее термодинамического поведения [84 86]. Мы увидим необходимость введения специальных граничных условий, возникающих при формальном использовании подхода Ландау- Гинзбурга для объемной и поверхностной свободной энергии. Мы также обсудим допущения, необходимые для введения так называемой экстраполяционной длины в этом подходе и предложим тест для этой часто используемой (не всегда оправданно) величины [87|. При геометрии, которая наиболее часто используется на практике (поляризация перпендикулярна свободной поверхности сегнетоэлектрической пленки), необходимо учитывать эффекты деполяризации. Эти эффекты будут составлять содержание следующего параграфа. Далее мы перейдем к эпитаксиальным деформациям несоответствия и выяснению следующего вопроса: каким образом оказывается возможным увеличение спонтанной поляризации в тонкой пленке по сравнению с объемным образцом. Мы закончим обсуждением неоднородных деформаций и конфигураций поляризации; это сравнительно новые области исследований, имеющие особое значение для трехмерных сегнетоэлектричсских наноструктур [88].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы