Сферолитовая микроструктура тонких пленок ЦТС

Авторы

  • Владимир Петрович Пронин Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена https://orcid.org/0000-0003-0997-1113
  • Станислав Викторович Сенкевич Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена; Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе https://orcid.org/0000-0002-4503-1412
  • Андрей Сергеевич Елшин МИРЭА — Российский технологический университет https://orcid.org/0000-0002-0037-7137
  • Елена Дмитриевна Мишина МИРЭА — Российский технологический университет https://orcid.org/0000-0003-0387-5016
  • Игорь Петрович Пронин Физико-технический институт имени А. Ф. Иоффе https://orcid.org/0000-0003-3749-8706

DOI:

https://doi.org/10.33910/2687-153X-2023-4-2-81-87

Ключевые слова:

тонкие пленки ЦТС, сферолитовая микроструктура, генерация второй оптической гармоники, механические напряжения, индуцированная поляризация

Аннотация

В работе показано, что образование лучистой сферолитовой микроструктуры в тонких пленках цирконата-титаната свинца, полученных методом высокочастотного магнетронного распыления, сопряжено с формированием радиальных растягивающих механических напряжений, действующих в плоскости подложки, величина которых возрастает с увеличением линейного размера сферолитов. Это приводит к изменению параметра решетки перовскитовой структуры и появлению индуцированной поляризации, величина которой может существенно превышать спонтанную поляризацию.

Библиографические ссылки

Alkoy, E. M., Alkoy, S., Shiosaki, T. (2007) The effect of crystallographic orientation and solution aging on the electrical properties of sol-gel derived Pb(Zr0.45Ti0.55)O3 thin films. Ceramic International, 33 (8), 1455–1462. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2006.06.010 (In English)

Brewster, D. (1815) III. Experiments on the depolarisation of light as exhibited by various mineral, animal, and vegetable bodies, with a reference of the phenomena to the general principles of polarisation. By David Brewster, LL. D. F. R. S. Edin and F. S. A. Edin. In a letter addressed to the Right Hon. Sir Joseph Banks, Bart. K. B. P. R. S. Philosophical Transactions, 105, 29–53. https://doi.org/10.1098/rstl.1815.0004 (In English)

Brewster, D. (1853) XLIII.-On Cricular Crystals. Earth and Environmental Science. Transactions of the Royal Society of Edinburgh, 20 (4), 607–623. https://doi.org/10.1017/S0080456800033895 (In English)

Cross, W. (1891) Constitution and origin of spherulites in acid eruptive rocks. Bulletin of the Philosophical Society of Washington, 11, 411–502. (In English)

Dolgintsev, D. M., Senkevich, S. V., Kaptelov, E. Yu. et al. (2021) Microstructure and properties of polycrystalline PZT films obtained by RF magnetron sputtering with fine variation of the composition near morphotropic phase boundary. Physics of Complex Systems, 2 (3), 101–109. https://www.doi.org/10.33910/2687-153X-2021-2-3-101-109 (In English)

Elshin, A. S., Pronin, I. P., Senkevich, S. V., Mishina, E. D. (2020) Nonlinear optical diagnostics of thin polycrystalline lead zirconate titanate films. Technical Physics Letters, 46 (4), 385–388. https://doi.org/10.1134/S1063785020040215 (In English)

Elshin, A. S., Staritsyn, M. V., Pronin, I. P. et al. (2023) Nonlinear optics for crystallographic analysis in lead zirconate titanate. Coatings, 13 (2), article 247. https://doi.org/10.3390/coatings13020247 (In English)

Izyumskaya, N., Alivov, Y.-I., Cho, S.-J. et al. (2007) Processing, structure, properties, and applications of PZT thin films. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences, 32 (3-4), 111–202. https://doi.org/10.1080/10408430701707347 (In English)

Kantor, B. Z. (1997) Besedy o mineralakh [Conversations about minerals]. Moscow: Astrel Publ., 131 p. (In Russian)

Klee, M., de Veirman, A., Taylor, D. J., Larsen, P. K. (1994) Structure-property relations in polycrystalline titanate thin films. Integrated Ferroelectrics, 4 (3), 197–206. https://doi.org/10.1080/10584589408017022 (In English)

Kukushkin, S. A., Tentilova, I. Y., Pronin, I. P. (2012) Mechanism of the phase transformation of the pyrochlore phase into the perovskite phase in lead zirconate titanate films on silicon substrates. Physics of the Solid State, 54 (3), 611–616. https://doi.org/10.1134/S1063783412030158 (In English)

Lutjes, N. R., Zhou, S., Antoja-Lleonart, J. et al. (2021) Spherulitic and rotational crystal growth of Quartz thin films. Scientific Reports, 11, article 14888. https://doi.org/10.1038/s41598-021-94147-y (In English)

Muralt, P., Polcawich, R. G., Trolier-McKinstry, S. (2009) Piezoelectric thin films for sensors, actuators, and energy harvesting. MRS Bulletin, 34 (9), 658–664. https://doi.org/10.1557/mrs2009.177 (In English)

Musterman, E. J., Dierolf, V., Jain, H. (2022) Curved lattices of crystals formed in glass. International Journal of Applied Glass Science, 13 (3), 402–419. https://doi.org/10.1111/ijag.16574 (In English)

Preston, K. D., Haertling, G. H. (1992) Microstructural investigation of acetate-derived PLZT films. Integrated Ferroelectrics, 1 (1), 89–98. https://doi.org/10.1080/10584589208215567 (In English)

Pronin, V. P., Dolgintsev, D. M., Osipov, V. V. et al. (2018) The change in the phase state of thin PZT layers in the region of the morphotropic phase boundary obtained by the RF magnetron sputtering with varying target-substrate distance. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 387, article 012063. https://doi.org/10.1088/1757-899X/387/1/012063 (In English)

Pronin, V. P., Senkevich, S. V., Kaptelov, E. Yu., Pronin, I. P. (2010) Features of the formation of a perovskite phase in thin polycrystalline Pb(Zr,Ti)O3 films. Journal of Surface Investigation. X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques, 4, 703–708. https://doi.org/10.1134/S1027451010050010 (In English)

Shtukenberg, A. G., Punin, Yu. O., Gunn, E., Kahr, B. (2012) Spherulites. Chemical Reviews, 112 (3), 1805–1838. https://doi.org/10.1021/cr200297f (In English)

Song, L., Glinsek, S., Defay, E. (2021) Toward low-temperature processing of lead zirconate titanate thin films: Advances, strategies, and applications. Applied Physics Reviews, 8 (4), article 041315. https://doi.org/10.1063/5.0054004 (In English)

Talbot, W. H. F. (1837) III. On the optical phenomena of certain crystals. Philosophical Transactions, 127, 25–27. https://doi.org/10.1098/rstl.1837.0005 (In English)

Wang, J.-S., Jin, K.-J, Gu, J.-X. et al. (2017) Direct evidence of correlation between the second harmonic generation anisotropy patterns and the polarization orientation of perovskite ferroelectric. Scientific Reports, 7, article 9051. https://doi.org/10.1038/s41598-017-09339-2 (In English)

Загрузки

Опубликован

2023-06-09

Выпуск

Том 4 № 2 (2023)

Раздел

Physics of Semiconductors

Лицензия

Copyright (c) 2023 Пронин Владимир Петрович, Сенкевич Станислав Викторович, Елшин Андрей Сергеевич, Мишина Елена Дмитриевна, Пронин Игорь Петрович

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Автор предоставляет материалы на условиях публичной оферты и лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. После публикации все статьи находятся в открытом доступе.

Авторы сохраняют авторские права на статью и могут использовать материалы опубликованной статьи при подготовке других публикаций, а также пользоваться печатными или электронными копиями статьи в научных, образовательных и иных целях. Право на номер журнала как составное произведение принадлежит издателю.