Эффект каналирования электронов в кристаллической решетке лучистых сферолитов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В работе приводятся результаты исследования микроструктуры сферолитовых островков в тонких пленках цирконата-титаната свинца, отличающиеся либо неоднородным радиальным разворотом кристаллической решетки (радиально-лучистая микроструктура), либо однородным разворотом, позволяющим регистрировать Кикучи-линии электронного каналирования. Тонкие пленки цирконата-титаната свинца были получены двухстадийным методом высокочастотного магнетронного распыления керамической мишени: осаждением на «холодную» платинированную подложку кремния (ситалла) с последующим высокотемпературным отжигом для получения островков перовскитовой фазы, окруженной матрицей низкотемпературной фазы пирохлора. Для исследования поперечного среза была приготовлена ламель, исследование микроструктуры которой показало, что разворот кристаллической решетки в перовскитовом сферолите происходит равномерно по всей толщине, а не является проявлением приповерхностных эффектов. Было выявлено, что скорость разворота кристаллической решетки в сферолитах с радиально-лучистой структурой приблизительно в два раза меньше, чем в сферолитах с радиально-однородным разворотом; предложена модель поступательного разворота кристаллической решетки с образованием дислокаций и частичной релаксации механических напряжений; предположено, что скорость разворота решетки ограничивается пределом упругости материала тонкой пленки. Показано, что Кикучи изображения в сферолитовых островках, состоящих из кристаллических зерен, формируются при однородной ростовой текстуре и ориентационной корреляцией зерен в плоскости пленки. Проведен анализ и расшифровка Кикучи-линий электронного каналирования, что позволяет определять ориентацию плоскостей кристаллической решетки и ростовых осей в тонких пленках.

Об авторах

Михаил Владимирович Старицын

НИЦ «Курчатовский институт» - ФГУП Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов «Прометей» им. И.В. Горынина

инженер 3 категории

Владимир Петрович Пронин

Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры теоретической физики и астрономии

Иосиф Исаакович Хинич

Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

д.п.н., доцент, профессор кафедры физической электроники

Артемий Николаевич Крушельницкий

Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена

к.ф.-м.н., доцент кафедры методики обучения физике

Станислав Викторович Сенкевич

Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена; Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»; научный сотрудник, Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена

Евгений Юрьевич Каптелов

Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН

к.ф.-м.н., старший научный сотрудник

Игорь Петрович Пронин

Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН

Email: pronin.v.p@yandex.ru
д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник

Список литературы

  1. Shtukenberg, A.G. Spherulites /A.G. Shtukenberg, Y.O. Punin, E. Gunn, B. Kahr // Chemical Reviews. - 2012. - V. 112. - I. 3. - P. 1805-1838. doi: 10.1021/cr200297f.
  2. Shtukenberg, A.G. Growth actuated bending and twisting of single crystals /A.G. Shtukenberg, Yu.O. Punin, A. Gujral, B. Kahr // Angewandte Chemie International Edition. - 2014. - V 53. - I. 3. - P. 672-699. doi: 10.1002/anie.201301223.
  3. Kolosov, V.Yu. Transmission electron microscopy studies of the specific structure of crystals formed by phase transition in iron oxide amorphous films / V.Yu. Kolosov, A.R. Thö1én // Acta Materialia. - 2000. - V. 48. - I. 8. - P. 1829-1840. doi: 10.1016/S1359-6454(99)00471-1.
  4. Жигалина, O.M. Структурные особенности пленок ЦТСЛ / O.M. Жигалина, Д.Н., Хмеленин, Ю.А. Валиева и др. // Кристаллография. - 2018. - Т. 63. - Вып. 4. - С. 620-629. doi: 10.1134/S0023476118040318.
  5. Lutjes, N.R. Spherulitic and rotational crystal growth of Quartz thin films / N.R. Lutjes, S. Zhou, J. Antoja-Lleonart et al. / Scientific Reports. - 2021. - V. 11. - I. 1. - Art. № 14888. - 12 p. doi: 10.1038/s41598-021-94147-y.
  6. Musterman, E.J. Curved lattices of crystals formed in glass / E.J. Musterman, V. Dierolf, H. Jain // International Journal of Applied Glass Science. - 2022. - V. 13. - I. 3. - P. 402-419. doi: 10.1111/ijag.16574.
  7. Sun, W. Growth mechanism and microstructures of Cu2O/PVP spherulites / W. Sun, W. Zhou // RSC Advances. - 2022. - V. 12. - I. 31. - P. 20022-20028. doi: 10.1039/d2ra03302j.
  8. Елшин, А.С. Нелинейно-оптическая диагностика поликристаллических тонких плёнок цирконата-титаната свинца / А.С. Елшин, И.П. Пронин, С.В. Сенкевич, Е.Д. Мишина / Письма в журнал технической физики. - 2020. - Т. 46. - Вып. 8. - С. 32-35. doi: 10.21883/PJTF.2020.08.49306.18142.
  9. Da, B. Cylindrically symmetric rotating crystals observed in crystallization process of InSiO film / B. Da, L. Cheng, X. Liu et al. / Science and Technology of Advanced Materials: Methods. - 2023. - V. 3. - I. 1. - Art. № 2230870. - 14 p. doi: 10.1080/27660400.2023.2230870I.
  10. Elshin, A. Nonlinear optics for crystallographic analysis in lead zirconate titanate / A. Elshin, M. Staritsyn, I. Pronin et al. / Coatings. - 2023. - V. 13. - I. 2. - Art. № 247. - 12 p. doi: 10.3390/coatings13020247.
  11. Старицын, М.В. Особенности микроструктуры и свойств тонких сферолитовых пленок ЦТС, сформированных двухстадийным методом высокочастотного магнетронного осаждения / М.В. Старицын, Д.А. Киселев, В.П. Пронин и др. / Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2023. - Вып. 15. - С. 196-206. doi: 10.26456/pcascnn/2023.15.196.
  12. Старицын, М.В. Микроструктура сферолитовых тонких пленок цирконата-титаната свинца / М.В. Старицын, В.П. Пронин, И.И Хинич и др. // Физика твердого тела. - 2023. - Т. 65. - Вып. 8. - С. 1368-1374. doi: 10.21883/FTT.2023.08.56155.140.
  13. Alkoy, E.M. The effect of crystallographic orientation and solution aging on the electrical properties of sol-gel derived Pb(Zr0.45Ti0.55)O3 thin films / E.M. Alkoy, S. Alkoy, T.Shiosaki // Ceramic International. - 2007. - V. 33. - I. 8. - P. 1455-1462. doi: 10.1016/j.ceramint.2006.06.010.
  14. Старицын, М.В. Аномальное электронное каналирование в тонких пленках ЦТС / М.В. Старицын // Конденсированные среды и межфазные границы. - 2023. - Т. 25. - № 4. - С. 572-580. doi: 10.17308/kcmf.2023.25/11481.
  15. Nazeer, H.Compositional dependence of the Young's modulus and piezoelectric coefficient of (110)-oriented pulsed laser deposited PZT thin films / H. Nazeer, M.D. Nguyen, O.S. Sukas et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. - 2015. - V. 24. - I. 1. - P. 166-173. doi: 10.1109/jmems.2014.2323476.
  16. Bartolomé, J. In-situ scanning electron microscopy and atomic force microscopy Young's modulus determination of indium oxide microrods for micromechanical resonator applications /j. Bartolomé, P. Hidalgo, D. Maestre // Applied Physics Letters. - 2014. - V. 104. - I. 16. - P. 161909-1-161909-5. doi: 10.1063/1.4872461.
  17. Yagnamurthy, S. Mechanical and ferroelectric behavior of PZT-based thin films / S. Yagnamurthy, I. Chasiotis, J. Lambros et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. - 2011. - V. 20. - I. 6. - P. 1250-1258. doi: 10.1109/JMEMS.2011.2167666.
  18. Афанасьев, В.П. Особенности поведения конденсаторных структур на основе пленок цирконата-титаната свинца с избытком окиси свинца / В.П. Афанасьев, Г.Н. Мосина, А.А, Петров и др. // Письма в журнал технической физики. - 2001. - Т. 27. - Вып. 11. - С. 56-63.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).