В работе будет впервые проведено комплексное исследование формирования доменной структуры в кристаллах ниобата лития и танталата лития конгруэнтного состава, в том числе и легированных MgO, с поверхностным диэлектрическим слоем при воздействии электронного пучка. Поскольку переключение поляризации в сегнетоэлектрических монокристаллах под действием электрического поля, представляющее собой образование и рост доменов, может быть рассмотрено как аналог фазового перехода первого рода, изучение закономерностей кинетики доменной структуры представляет собой важную фундаментальную задачу физики конденсированного состояния. Полученные результаты позволят внести существенный вклад в фундаментальное понимание эволюции доменной структуры сегнетоэлектриков в условиях пространственно-неоднородных полей и позволят транслировать их на широкий класс сегнетоэлектрических кристаллов, в том числе и многоосных. Полученные результаты позволят создавать РДС высокого качества, которые могут быть использованы для создания элементов для новых нелинейно-оптических и электрооптических устройств.
В ходе выполнения проекта будут решаться следующие основные задачи:
Облучение кристаллов ниобата лития и танталата лития конгруэнтного состава с поверхностным диэлектрическим слоем:
1. Экспериментальное исследование морфологии и определение основных закономерностей геометрических параметров доменных структур, полученных в результате точечного, линейного и полосового облучения при комнатной и повышенных температурах.
2. Изучение влияния материала поверхностного диэлектрического слоя на формирование доменной структуры.
3. Визуализация и исследование доменной структуры в объеме кристалла и реконструкция ее эволюции.
Облучение электронным пучком кристаллов конгруэнтного ниобата лития, легированного MgO (MgOCLN), с поверхностным диэлектрическим слоем:
1. Исследование пространственной неоднородности РДС, созданных при различных параметрах облучения, методом генерации второй гармоники.
2. Изучение особенности переключения кристаллов различной толщины и изучение влияния низких энергий электронов на формирования доменной структуры. Выявление оптимальных параметров для формирования РДС с наименьшим периодом.
3. Выявление особенностей формирования доменной структуры при облучении кристаллов с поверхностным диэлектрическим слоем с периодическим изменением толщины резиста, сочетанием нескольких диэлектрических и металлических слоев.
Для решения этих задач будет использован набор современных методик, таких как современные методы пробоподготовки образцов, нанесения диэлектрических и проводящих покрытий с контролируемой толщиной, резки, шлифовки и полировки кристаллов до оптического качества с прецизионной точностью; облучение кристаллов в камере сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) с контролем параметров облучения системой электронно-лучевой литографии; нагрев и охлаждение кристаллов в условиях вакуума непосредственно в камере СЭМ; визуализация доменных конфигураций неразрушающими методами сканирующей микроскопии пьезоэлектрического отклика и сканирующей электронной микроскопии с высокими пространственным разрешением; неразрушающий метод визуализации доменных конфигураций в объеме методом конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния; метод генерации второй гармоники с пространственным сканированием для оценки пространственного распределения эффективности преобразования частоты лазерного излучения. При описании эволюции доменной структуры в пространственно-неоднородных внешних полях будет учитываться экранирование деполяризующих полей. Для описания особенностей эволюции микро- и нанодоменной структуры будет использован оригинальный кинетический подход.
Таким образом, предлагаемые в проекте экспериментальные и теоретические методы и подходы дополняют друг друга, что позволяет провести комплексное исследование и получить достоверные результаты, обладающие большой научной и практической значимостью.