Полярні властивості та петлі гістерезису у багатошарових тонких плівках типу сегнетоелектрик/віртуальний сегнетоелектрик

Abstract

Використовуючи феноменологічну теорію Ландау–Гінзбурга–Девоншира, розраховано вплив деформацій невідповідності, поверхневої енергії тарозмірних ефектів на фазові діаграми, полярні властивості та петлі гістерезису у багатошарових тонких плівках типу сегнетоелектрик/віртуальний сегнетоелектрик. Вперше досліджено вплив пружних деформацій, що виникають на межі тонка плівка – підкладка внаслідок невідповідності сталих ґратки плівки та підкладки, на фазові діаграми багатошарових тонких плівок складу віртуальний сегнетоелектрик SrTiO3/ сегнетоелектрик BaTiO3. Виявилося, що у багатошарових плівках складу SrTiO3/BaTiO3 можуть існувати шість термодинамічно стійких фаз BaTiO3 (параелектрична, тетрагональна FEc, дві моноклінні: FEaac та FEac, дві орторомбічні: FEa та FEaa сегнетоелектричні фази) на відміну від об'ємного BaTiO3, де існують лише чотири фази (кубічна, тетрагональна, орторомбічна та ромбоедрична). Розраховано основні полярні властивості петель гістерезису (форма, коерцитивне поле і спонтанна поляризація) у тонких багатошарових плівках SrTiO3/BaTiO3. Показано, що у системі існує сильна залежність полярних властивостей від товщини шарів SrTiO3 і BaTiO3 та пружних деформацій невідповідності, причому SrTiO3 відіграє роль діелектричного прошарку: чим товщий прошарок, тим сильніше поле деполяризації, яке, у свою чергу, зменшує спонтанну поляризацію плівки BaTiO3.