1.4] Квазипериодические доменные структуры 33

пьезоэлектрическое поле стоячей волны приводит к дополпи-тельному переносу свободных носителей с характерной длиной переноса La{xi, t). Полагая, что а;т 1, где -время жизни носителей, имеем

La{x,, t) = (, (1.19)

где Xi - направление распространения акустической волны; е - тензор ньезоэлекрических модулей; и - относительная деформация, создаваемая акустической волной.

С учетом выражения (1.19) ноле пространственного заряда, обусловленного пространственным перераспределением попов железа Fe+ и Fe+ в поле пьезоэлектрической волпы, будет определяться как

Е,= - (1.20)

(его)

где g-скорость генерации носителей; t -время облучения.

Следовательно, фотоиндуцированное ноле пространственного заряда будет пропорционально величине относительной деформации, создаваемой акустической волной.

При р 10 м/(В-с), т 10~ с, езз = 3 Кл/м, концентрации свободных электронов g-t 10 м~ [9] и деформациях и ~ ~ 10~ поле пространственного заряда будет достигать значений 10 В/м, что вполне достаточно для периодической простран-ствепной модуляции знака спонтанной поляризации.

1.4. квазипериодические доменные структуры

Возможности применения квазипериодических структур, со-стоягцих из определенных последовательностей доменов в сегнетоэлектриках, были впервые рассмотрены в работах [64, 124]. По сути такие квазипериодические структуры являются аналогом одномерного квазикристалла с чередованием несоразмерных доменов в определенном порядке, описываемым числовым рядом Фибоначчи [6]. Квазипериодичность в последовательности Фибоначчи может быть реализована для блоков А и В (рис. В.2 в) по следуюгцему правилу:

Sj = Sj-i/Sj-2 с j > 3,

Si = \А\ • S2 = \АВ\ • Ss = \АВ/А\... (1.21)

2 А. В. Голенищев-Кутузов и др.

При этом отношение размеров доменов с/ и с/ должно удовлетворять условию «золотого сечения»:

== (1.22)

dB 2

В этом случае волновой вектор КПДС

А; = 27г, п = 1, 2, 3..., В = гс1а + с1в. (1.23)

ПДС будет обладать наиболее четко выраженными свойствами, необходимыми, как будет показано ниже, для фазового волнового согласования [125, 126].

Формирование квазинериодических структур в сегнетоэлектриках наиболее просто осугцествляется путем приложения импульсов электрического поля к системе электродов с заданной последовательностью их расположения.

1.5. Методы идентификации сегнетоэлектрических доменов

Наиболее сложным аспектом для всех экспериментальных методов формирования сегнетоэлектрических доменов является установление возникновения антипараллельных полю споптан-ной поляризации доменов (180°-ных доменов). Наиболее часто употребляемый до недавних нор способ обнаружения сегнетоэлектрических доменов состоит в травлении образцов в смеси фтористоводородной (HF) и азотной (HNO3) кислот и последу-югцем наблюдении доменной структуры в поляризационном микроскопе. Помимо экспериментальных трудностей, связанных с чрезвычайной агрессивностью такой смеси, этот способ приводит к частичному разрушению поверхностного слоя материала.

Менее разрушаюгцим способом наблюдения доменов является применение скапируюгцей рентгеновской дифрак-тометрии [50], однако он также достаточно сложен и скорее относится к косвенным методам.

Казалось бы, наиболее простыми являются оптические способы, хорошо зарекомендовавшие себя при изучении 60°-ных и 90°-ных доменов, например, оспованпые на измерении дву-лученреломления [28]. Однако в случае 180°-ных доменов последний метод неэффективен, поскольку для соседних доменов различными но знаку будут только нечетные тензоры, онисы-ваюгцие какие-либо взаимодействия, например, пьезоэлектрический и электрооптический тензоры. Четные же тензоры, к которым относится и тензор диэлектрической проницаемости, не

Методы идентификации сегнетоэлектрических доменов

будут изменять знак ири переходе от одного домена к другому. Следовательно, для идентификации антипараллельных домепов можно использовать эффекты, связанные с изменением знака электроонтического или пьезоэлектрического тензоров на границах доменов. Так, при приложении электрического поля тензор двулучепреломления за счет электрооптического эффекта будет модулироваться квазипериодически, что эквивалентно периодическому изменению показателя преломления. Используя эффект двойного лучепреломления и оптическую интерференцию, можно измерить разность показателей преломления для двух волн, поляризованных во взаимно перпендикулярных паправлепиях. Этот способ был использован для идентификации антинарал-лельных доменов в ниобате лития [127] путем применения интерферометра Маха-Зенера, в одно из нлеч которого был включен исследуемый образец (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Блок-схема установки для идентефикации 180°-ных сегнетоэлектрических доменов: 1 - экран или фотодетектор; 2 - линза; 3 - бипризма; 4 - зеркало; 5 - компенсатор Берека; 6 - лазер; 7 - образец, помещенный в кристаллодержатель; 8 - источник регулируемого опорного напряжения

Известно [128], что разность показателей преломления для двух волн, распространяюгцихся через кристалл, находягцийся во внеганем электрическом ноле имеет вид

А{Пе -По) = -п1 Tij Ej {Ео • Ро) ,

(1.24)

где По - показатель преломления обыкновенного луча; Пе - показатель преломления необыкновенного луча; rij - электрооптический тензор; £о - едипичпый вектор {Е/Е) электрического