Релаксация электропроводности

В работе исследованы зависимости электропроводности пленок PZT(54/46) от времени в полях до 200 кВ-см^-1. На рисунке 3.34 на примере пленки с температурой синтеза 540 °C приведены временные зависимости тока утечки при приложении к образцу постоянного поля.

Рисунок 3.34. Зависимости тока утечки от времени для пленки с температурой синтеза 540 °C, напряженность электрического поля увеличивается ступенями каждые 30 с на 10 кВ-см^-1.

В области полей до 100 кВ-см^-1 (рисунок 3.34,а) при приложении поля наблюдается начальный выброс тока с его последующей релаксацией. Такое поведение характерно при наличии токов абсорбции. В данном случае появление абсорбционного тока может быть вызвано явлением миграционной (Максвелл-Вагнеровской) поляризации [96]. При приложении поля в интерфейсных областях происходит формирование объемного заряда, экранирующего внешнее поле. Это приводит к уменьшению значения тока во времени. При длительной выдержке образца под полем полный ток стремиться к току сквозной проводимости. Характерное время релаксации полного тока составляет порядка 2 секунд. В полях свыше 100 кВ-см^-1 (рисунок 3.34,б) наблюдаются скачкообразные изменения тока, которые могут быть вызваны инжекцией носителей из электродов сквозь слой пространственного заряда, формирующегося при Максвелл-Вагнеровской поляризации. Второй причиной скачкообразных изменений тока могут являться процессы переполяризации в отдельных зернах поликристаллической пленки PZT.

Для пленок PZT(54∕46) с другими температурами синтеза временная зависимость токов утечки существенно не отличается от описанной выше для пленки с Т_СИНТ= 540 °C. Однако величина поля, при котором происходит переход к скачкообразным изменениям тока, для пленок PZT(54∕46) с температурами синтеза 545 - 570 °C существенно ниже: она изменяется в пределах от 20 до 80 кВ-см^-1.

Характер электропроводности на переменном токе существенно не отличается от результатов, полученных при приложении постоянного электрического напряжения. На рисунке 3.35 приведены зависимости проводимости от времени для пленки с температурой синтеза 565 °C при нескольких значениях внешнего переменного поля.

96

Рисунок 3.35. Зависимость проводимости пленки PZT(54∕46) с температурой синтеза 565 °C, измеренная для различных смещающих напряжений при ‰m = 0,1 В, f = 1 кГц.

В полях до 50 кВ-см^-1 (рисунок 3.35, а) при ступенчатом увеличении напряжения наблюдается начальное резкое увеличение проводимости с последующей ее релаксацией, причем релаксация в данном случае происходит медленнее, чем в случае постоянного напряжения. Как видно из рисунка 3.35,б, начиная со значения приложенного поля, равного 60 кВ-см^-1, проводимость пленки начинает увеличиваться с течением времени, что коррелирует с данными, полученными из экспериментов на постоянном поле.