Изменение топологии доменной структуры при переключении поляризации в сегнетоэлектриках

Проект: Проект-Грант

Сведения о проекте

Описание

Проект направлен на решение фундаментальной научной проблемы физики неравновесных состояний, связанной с изучением и описанием процессов изменения топологии (размерности и связности) структур при движении межфазных границ. В качестве модельного процесса будет рассмотрена эволюция доменной структуры (движение доменных границ) при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках. Научная значимость планируемых исследований определяется тем, что будут выяснены особенности изменения размерности и связности в модельной системе, параметры которой будут контролируемо изменяться в широких пределах, с визуализацией процесса эволюции многомасштабных структур с нанометровым пространственным разрешением. Кроме того, будут выявлены новые закономерности эволюции доменной структуры в одноосных сегнетоэлектриках при различных внешних воздействиях. Актуальность проблемы обусловлена расширением областей применения методов контролируемого создания в сегнетоэлектрических монокристаллах доменной структуры с различной топологией для улучшения параметров материалов и изготовления нелинейно-оптических и пьезоэлектрических устройств с рекордными характеристиками.
Для теоретического и экспериментального изучения процессов изменения размерности и связности доменной структуры при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках будут решаться следующие конкретные задачи:
1. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса преобразования полосовой доменной структуры в структуру изолированных доменов в результате импульсного лазерного облучения (1D – 0D переход).
2. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса генерации изолированных доменов перед движущейся доменной стенкой (2D – 0D переход).
3. Экспериментальное и теоретическое изучение эволюции при переключении поляризации доменной структуры, состоящей из изолированных микро- и нано-доменов (0D – 2D переход).
4. Экспериментальное и теоретическое изучение перколяционных переходов (изменений связности) при формировании и перестройке лабиринтовых доменных структур.
5. Развитие методов анализа формы тока переключения в сегнетоэлектриках с целью выявления резких изменений размерности роста доменной структуры (геометрических катастроф) при однородных внешних воздействиях.
6. Экспериментальное и теоретическое изучение эволюции формы заряженных доменных стенок при фазовом переходе и последующем охлаждении.
7. Экспериментальное и теоретическое изучение процесса формирования изолированных остаточных нанодоменов при переключении поляризации на стадии коалесценции.
Поставленная задача представляет собой первое в мировой практике систематическое экспериментальное и теоретическое исследование процессов изменения топологии (размерности и связности) доменных структур при переключении поляризации в сегнетоэлектрических объемных монокристаллах и монокристаллических пленках с использованием комплекса взаимодополняющих методов микроскопии для визуализации многомасштабных доменных структур с высоким пространственным и временным разрешением. Исключительно важную роль играет возможность контролируемого изменения в широких пределах степени неравновесности условий переключения поляризации (запаздывания экранирования деполяризующих полей). Для объяснения полученных результатов будет проводиться оригинальное компьютерное моделирование эволюции микро- и нанодоменных структур в результате образования зародышей различной размерности в пространственно неоднородных электрических полях с учетом запаздывания экранирования деполяризующих полей.
СтатусАктивный
Действительная дата начала/окончания25/04/201931/12/2021

ГРНТИ

  • 29.19.35 Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики

Площадка НИЧ УрФУ, где ведется данный грант (НИЧ Куйбышева, НИЧ Мира)

  • НИЧ Куйбышева

Тип источника финансирования (РФФИ, РНФ, Х/Д, Гранты и т.д.)

  • РНФ