Анотація:
Об’єктом дослідження були нанорозмірні релаксорні сегнетоелектрики зі структурою перовскіту типу PbMg1/3Nb1/3O3, бінарні оксиди типу HfO2, тонкі плівки та кераміка на основі BaTiO3.
МЕТА РОБОТИ – встановлення фізико-хімічних механізмів фазових переходів, наведених вакансіями кисню в оксидних фероїках, за допомогою теоретичних та експериментальних досліджень та розробка методів отримання нових сегнетоелектричних фероїків на основі релаксорів та бінарних оксидних наночастинок для застосувань у новітніх пристроях електронної техніки.
Вперше спостережено посилений електромеханічний відгук в тонких плівках BaTiO3 за допомогою динамічного локального контролю вакансій кисню в силовій мікроскопії. Показано, що динаміка вакансій у складних оксидах може відігравати ключову роль у визначенні функціональних властивостей, і, таким чином, забезпечує новий шлях до досягнення покращеного фероїчного відгуку із більш високими функціональними температурними інтервалами в сегнетоелектриках та інших фероїках.
Удосконалено технології синтезу однофазних керамічних зразків релаксорів та нанорозмірних порошків бінарних оксидів. Діелектричні дослідження зразків релаксора Pb(Mg1/3Nb2/3)O3 з наведеними в їх структурі вакансіями кисню свідчать про формування двох фаз в досліджуваних зразках, причому обидві фази відносяться до релаксорного сегнетоелектрика.
Систематично вивчено вплив Sn на характеристики накопичення енергії та механізми провідності кераміки (Ba0,85Ca0,15)(Zr0,1-xSnxTi0,9)O3 (x = 0, 0,02, 0,04 і 0,06), виготовленої золь-гель методом.
Продемонстровано значне підвищення сегнетоелектрики в тонких плівках HfO2 на основі керування дефектами за допомогою бомбардування іонами He. Проаналізовано можливі конкуруючі механізми, включаючи індуковані іонами He зміни молярного об’єму, перерозподіл вакансій, утворення вакансій та активацію рухливості вакансій. Ці дослідження розкривають походження сегнетоелектрики в цій системі та відкривають шляхи для створення наноінженерних бінарних сегнетоелектриків.
Теоретично досліджено механізми, які можуть призвести до стаціонарної чи перехідної негативної ємності в сегнетоелектричній плівці, стабілізованій шаром діелектрика. Ефект негативної ємності супроводжується майже нульовою діелектричною сприйнятливістю в широкому діапазоні напруг і низьких частот. Ці результати можуть допомогти прояснити спостереження перехідної негативної ємності в тонких сегнетоелектричних плівках.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: ОКСИДНІ ФЕРОЇКИ, СЕГНЕТОЕЛЕКТРИКА, ПОВЕРХНЕВІ ЗАРЯДИ, ВАКАНСІЇ КИСНЮ, ТОНКІ ПЛІВКИ, НАНОЧАСТИНКИ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
В роботі виконано широкий обсяг теоретичних та експериментальних досліджень нових сегнетоелектричних фероїків на основі релаксорів та бінарних оксидних наночастинок. Удосконалено технології синтезу однофазних керамічних зразків релаксорів та нанорозмірних порошків бінарних оксидів. Вперше з використанням спектроскопії та мікроскопії п’єзоелектричного відгуку спостережено зростання електромеханічного відгуку в тонких плівках BaTiO3, викликане контрольованим введенням кисневих вакансій. Ці результати відкривають шлях до створення нових матеріалів із покращеними електромеханічними відгуками у нанорозмірному діапазоні із широким застосуванням від ультразвукових медичних діагностичних інструментів до п’єзокерамічних інжекторів. Досліджено механізми, які можуть призвести до стаціонарної чи перехідної негативної ємності в сегнетоелектричній плівці, стабілізованій шаром діелектрика. Зроблено висновки, що негативна ємність ізолятора може зменшити коливання вище межі, зменшити нагрівання пристрою під час робочих циклів і, таким чином, сприяти покращенню продуктивності приладів, де використовуються такі матеріали, зокрема, кремнієвого метал-оксидно-сегнетоелектричного польового транзистора. Запропоновано новий механізм походження сегнетоелектрики в плівках (Hf,Zr)O2, де легкою технікою для стабілізації сегнетоелектричної орторомбічної фази та посилення сегнетоелектрики є контрольоване бомбардування іонами He. Це дозволяє створити нові наноінженерні бінарні сегнетоелектрики для застосування в електронних пристроях наступного покоління, таких як ультрамасштабовані транзистори на основі сегнетоелектриків і пристрої пам’яті.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Теоретичні дослідження рекомендовано продовжити, накопичений досвід, апробовані технології синтезу матеріалів та результати експериментів і розрахунків рекомендовано використати для подальших досліджень властивостей нанорозмірних та керамічних матеріалів.