Петли диэлектрического гистерезиса

В данном параграфе обсуждаются процессы переключения исследуемых пленок PZT(54∕46) на основе анализа осциллограмм, полученных модифицированным методом Сойера - Тауэра. На рисунке 3.26 представлены петли диэлектрического гистерезиса для пленок с температурами синтеза 540 и 570 °C.

Рисунок 3.26. Осциллограммы петель диэлектрического гистерезиса для пленок PZT(54∕46), полученные при частоте f = 70 Гц: (а) - Т_СИНТ= 540 °C, (б) - Т_СИНТ= 570 °C.

Из данного рисунка видно, что петли диэлектрического гистерезиса смещены относительно нулевой точки влево. Смещение, или так называемый «импринт эффект», может быть обусловлен двумя причинами: во-первых -

наличием в сегнетоэлектрической пленке слоев, в которых поляризация не меняет своего направления при изменении направления поля, а во-вторых, может быть связан с присутствием в образце дефектов, которые мешают движению доменных стенок (пиннинг доменных границ), и, как следствие, направление поляризации не успевает измениться в течение периода колебаний приложенного напряжения.

В исследуемых структурах также наблюдались петли диэлектрического гистерезиса, вид которых существенно отличается от представленных выше. На рисунке 3.27 приведены P(U)зависимости для пленок PZT(54∕46) с температурами синтеза 545 и 550 °C.

Рисунок 3.27. Осциллограммы петель диэлектрического гистерезиса для пленок PZT(54∕46), полученные при f = 70 Гц: (а) - Т_СИНТ= 550 °C, (б) - Т_СИНТ= 545 °C.

На рисунке 3.27,а наблюдается практически симметричная петля, что свидетельствует об очень малом внутреннем поле на данной контактной площадке. Петля, представленная на рисунке 3.27,б демонстрирует сильное смещение вправо по оси напряжения.

На основе петель диэлектрического гистерезиса определены величины остаточной поляризации и напряжения смещения исследуемых пленок. На рисунке 3.28 представлен график величины P_rв зависимости от температуры синтеза пленок PZT(54∕46), который обнаруживает минимум при Тсинт= 555 °C.

90

Рисунок 3.28. Величины абсолютного значения остаточной поляризации для пленок PZT(54/46) в зависимости от их температуры синтеза.

На основе величин коэрцитивных напряженийзначения которых

изменяются в пределах от 1,2 до 3 В без видимой закономерностиот температуры синтеза пленок PZT(54/46), определено смещение петель гистерезиса по оси абсцисс:

Зависимостьот температуры синтеза пленок PZT(54/46) приведена на

рисунке 3.29.

Рис. 3.29. Величины абсолютного значения смещения петель диэлектрического гистерезиса для пленок PZT(54/46) в зависимости от их температуры синтеза.

Как видно из графика, представленного на рисунке 3.29, смещение петель диэлектрического гистерезиса для пленок PZT(54/46) не имеет явной зависимости от температуры синтеза. Следует отметить, что величина смещения петли по оси напряжения коррелирует с данными, полученными из вольт-фарадных характеристик: смещение ВФХ после 10-15 циклов измерения приблизительно равны аналогичным значениям, полученным из петель диэлектрического гистерезиса:То есть

внутренне поле смещения в этом случае приблизительно равно 10 кВ-см^-1. Однако, как уже было сказано, некоторые петли диэлектрического гистерезиса смещены вправо относительно нуля, в то время как все ВФХ смещены влево по оси напряжения. В следующей главе этому факту будет уделено отдельное внимание.

3.4.