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 с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».