Doktorska disertacija
Presevna elektronska mikroskopija domenskih sten na atomski ravni in njihov in situ dinamični odziv na električno polje v feroelektrikih brez svinca
Ogledi: 8 | Prenosi: 8
Povzetek
V feroelektričnih materialih so domene, področja z enotno polarizacijo, ločene z domenskimi
stenami (DS). Stene so različnih velikosti, nastajajo na nanometrski ali atomski ravni in se
pod električnim poljem premikajo. Lokalne lastnosti DS na nanometrskem in atomskem
nivoju se lahko neposredno izkorišča v različnih aplikacijah, prav tako dinamika DS
pomembno vpliva tudi na celokupni makroskopski odziv feroelektrikov.
Namen doktorske disertacije je z uporabo metod (vrstične) presevne elektronske
mikroskopije preučiti lokalne statične in dinamične lastnosti domenskih sten v
feroelektričnih volumenskih materialih, ki ne vsebujejo svinca.
V prvem delu disertacije smo izvedli strukturno primerjalno študijo stopničastih
nenabitih in nabitih DS v polikristaliničnem BiFeO3 na atomskem nivoju. Pokazali smo,
da nenabite stene izkazujejo večje lokalne napetosti kot nabite stene. Manjše lokalne
napetosti nabitih DS so povezane s postopno spremembo smeri in velikosti polarizacije čez
steno. Vse preučevane stopničaste stene so izkazovale rotacijo polarizacije na steni – »ne-
Ising« obnašanje – in vsebovale primerljivo količino vrzeli na mestih bizmuta.
V drugem delu doktorske disertacije smo na atomskem nivoju študirali dinamiko »cikcak
« domenskih sten v monokristalu BiFeO3 v režimu subkoercitivnega električnega polja.
Eden od najpomembnejših rezultatov je, da se na atomski ravni stena pod električnim
poljem loči od napetostnega polja, ki označuje začetni položaj stene. Napetostno polje smo
pojasnili s segregacijo defektov z relativno nizko gibljivostjo, kot so na primer skupki vrzeli
na mestih kisika. Vrh cik-cak domen ostaja pod električnim poljem pričvrščen, pojavijo se
lokalne spremembe, inducira se asimetrija v napetosti stene, v naboju stene in pride do
prerazporeditve vrzeli na mestih bizmuta.
Zadnji del disertacije predstavlja študijo o mobilnosti domen v monokristalu
(K,Na)NbO3. Na dinamiko mobilnih igličastih DS vplivajo druge, negibljive stene. Ko pri
določeni napetosti pride do povečanja števila DS zaradi cepitve igličastih domen in
nastanka manjših nanodomen, se rast in združevanje domen prekine. V študiji smo
neposredno opazovali dogodke pripenjanja in interakcije, preko lokalnih napetosti, dveh
igličastih, pravokotnih domen.