Научная актуальность проблемы, обусловлена тем, что исследование эволюции доменной структуры с наноразмерными заряженными стенками в контролируемых сильнонеравновесных условиях переключения с использованием современного экспериментального оборудования с высоким пространственным разрешением является удобной моделью для изучения формирования коррелированных метастабильных структур. Проводящие заряженные доменные стенки (ЗДС) в сегнетоэлектриках представляют исключительный интерес для развития наноэлектроники, благодаря их нанометровой толщине и возможности контролировать положение стенки внешними электрическими полями.
Наличие доменных стенок является неотъемлемым свойством сегнетоэлектриков. Кинетика и статика доменных стенок ранее исследовалась только в связи с описанием эволюции доменной структуры. Лишь в последние годы, благодаря использованию методов просвечивающей электронной микроскопии и атомно-силовой микроскопии, была исследована реальная структура доменных стенок и выявлены их аномальные свойства [J. Seidel et al, Nat. Mater. 8, 229 (2009)]. Полученная информация позволила сформулировать новую парадигму сегнетоэлектрических устройств, в которых активными элементами являются доменные стенки, а не домены. Это направление получило название «инженерия доменных стенок» или «наноэлектроника доменных стенок». Использование функциональных свойств доменных стенок нанометровой ширины позволило бы в дальнейшем создать новое поколения устройств памяти с рекордной плотностью хранения информации.
ЗДС, обладающие дополнительной энергией деполяризующего поля, не могут быть термодинамически равновесными, однако они существуют в сегнетоэлектриках наряду с традиционными равновесными нейтральными доменными стенками. Метастабильные ЗДС не только неизбежно возникают в процессе переключения поляризации сегнетоэлектрика, но благодаря объемному экранированию деполяризующих полей могут сохраняться без изменений неограниченно длительное время. Создаваемые на ЗДС связанными зарядами сильные дальнодействующие деполяризующие поля приводят в сегнетоэлектриках-полупроводниках к интенсивному накоплению свободного заряда вблизи ЗДС и к значительному увеличению их электропроводности. С помощью внешнего локального электрического поля, созданного проводящим зондом сканирующего зондового микроскопа или системой микро-электродов, можно управлять зарождением и аннигиляцией, пространственным положением, скоростью движения и концентрацией ЗДС нанометровой толщины. Этот факт открывает реальные возможности для применения проводящих доменных стенок в наноэлектронике.