Научная тема: «ПИРОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ И ФОТОВОЛЬТАИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТЫ В НЕОДНОРОДНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ»
Специальность: 01.04.07
Год: 2012
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
  1. Диэлектрический отклик сегнетоэлектрических пленочных структур на основе S112P2S6, PZT и P(VDF-TrFE) свидетельствует о существовании двух участков дисперсии. Низкочастотная дисперсия диэлектрической проницаемости (до 104 Гц) обусловлена проводимостью, носящей прыжковый характер. В высокочастотном диапазоне (до 109 Гц) дисперсия связана с наличием барьеров типа Шоттки в приповерхностных интерфейсных областях.
  2. Пироэлектрический отклик тонкопленочных сегнетоэлектриков определяется вкладом как тепловых характеристик составляющих гетероструктуры, так и механических, определяющих деформации (сопровождающие нагрев пленки при пироэффекте) в системе сегнетоэлектрическая пленка-подложка.
  3. Нестационарный фототок короткого замыкания в пленках Sn2P2S6 связан с наличием локальных внутренних электрических полей в приповерхностных слоях и оптической перезарядкой локальных уровней. Наличие спонтанной поляризации вызывает аномалии НФТКЗ в области фазового перехода.
  4. Разделение вкладов пироэлектрической и фотовольтаической составляющих суммарного электрического отклика, наблюдаемого при воздействии модулированного светового потока на сегнетоэлектрические пленочные гетероструктуры, можно реализовать путем варьирования интенсивности постоянной подсветки или фокусировкой модулированного потока излучения.
  5. Процесс старения в самополяризованных пленках PZT вызывает изменение механизма стационарного фотовольтаического эффекта из объемного аномального в барьерный, на величину которого в незначительной степени влияет остаточная поляризация. Появление изменяющегося во времени фотовольтаического отклика после воздействия внешнего постоянного электрического поля вызвано релаксацией объемного заряда, обусловленного неравновесными носителями, экранирующими внешнее поле.
  6. Электронная эмиссия из сегнетоэлектрических катодов на основе тонких пленок PZT, которые рассматриваются в качестве функциональных элементов тепловизоров, при возбуждении переменными электрическими полями с амплитудой, близкой к значению коэрцитивного поля, существенно увеличивается за счет движения 90° доменных границ.
  7. Фазовый переход из параэлектрической в сегнетоэлектрическую фазы в пленках P(VDF-TrFE) и матрицах композитов на его основе носит релаксорный характер, который обусловлен конкуренцией двух механизмов молекулярной динамики: флуктуациями поляризации, которая перпендикулярна полимерной цепочке, и большими флуктуациями дипольных моментов вдоль полимерной цепочки благодаря колебательному движению TGTG звеньев полимерной цепочки и ее вращению независимо от соседних цепочек.
  8. В неоднородных средах, содержащих как пироэлектрически активные, так и приповерхностные пассивные слои (включения), электрический отклик на воздействие теплового потока, модулированного импульсами прямоугольной формы, характеризуется наличием начального выброса тока, вызванного тепловыми деформациями пассивного слоя (включений), механически связанного с пьезоэлектрически активными элементами структуры.
  9. Воздействие внешнего переменного переполяризующего электрического поля на исходные образцы релаксорных материалов SBN, PMN, PMN-PT и PLZT, не обладающих естественной униполярностью, приводит к формированию области со встречной поляризацией типа «голова-к-голове», локализованной в приповерхностном слое образцов.
  10. Размытие максимумов температурных зависимостей пироэлектрического коэффициента кристаллов ДТГС при наличии стационарного градиента температуры, их смещение в область более низких температур и уменьшение максимального значения пирокоэффициента вызвано неоднородным распределением поляризации. Переменный температурный градиент увеличивает максимальное значение пироэлектрического коэффициента кристалла ДТГС за счет вклада третичного пироэффекта, обусловленного неоднородностью пьезоэлектрических характеристик в объеме образца.
Список опубликованных работ
1.Богомолов А.А., Дабижа Т.А., Малышкина О.В., Солнышкин А.В. Пироэлектрические свойства кристаллов ДТГС при наличии температурного градиента // Изв. РАН. Сер. физ. 1996. Т. 60. № 10. С. 186 – 189.

2.Богомолов А.А., Малышкина О.В., Солнышкин А.В., Раевский И.П., Проценко Н.П., Санджиев Д.Н. Температурная зависимость пиро- и фотоэлектрического отклика в пленках Sn2P2S6 // Изв. РАН. Сер.физ. 1997. Т. 61. № 3. С. 375 – 378.

3.Bogomolov A.A., Malyshkina O.V., Solnyshkin A.V. Effect of temperature gradient on the surface domain structure in DTGS crystals // Ferroelectrics. 1997. V. 191. P. 313 – 317.

4.Bogomolov A.A., Malyshkina O.V., Solnyshkin A.V., Raevsky I.P., Protzenko N.P., Sanjiev D.N. Pyroresponse of Sn2P2S6 films on aluminum substrate // Journal of the Korean Physical Society. 1998. V. 32. P. S251 – S252.

5.Bogomolov A.A., Malyshkina O.V., Solnyshkin A.V. Pyroelectric effect in DTGS crystals under stationary temperature gradient // Journal of the Korean Physical Society. 1998. V. 32. P. S219 – S220.

6.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Sergeeva O.N., Ershov S.V., Major M.M. Polarization distribution in ferroelectric-semiconductor Sn2P2S6 in the phase transition region // Ferroelectrics. 1998. V. 214. P. 125 – 129.

7.Bogomolov A.A., Malyshkina O.V., Solnyshkin A.V., Raevsky I.P., Protzenko N.P., Sandjiev D.N. Characteristic behaviour of non-stationary shorted photocurrent in Sn2P2S6 films in the phase transition region // Ferroelectrics. 1998. V. 214. P. 131 – 135.

8.Солнышкин А.В. Вклад третичного пироэлектрического эффекта в пироотклик кристаллов группы ТГС в районе фазового перехода // Изв. РАН. Сер. физ. 2003. Т. 67. № 8. С. 1185 – 1187.

9.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Lazarev A.Yu. Distribution of polarization in PLZT relaxor ceramics // Ferroelectrics. 2004. V. 299. P. 179 – 184.

10.Suchaneck G., Solnyshkin A.V., Suchaneck A., Gerlach G. Polarization profiling of metal-ferroelectric-semiconductor structures by LIMM // Journal of the European Ceramic Society. 2005. V. 25. P. 2369 – 2372.

11.Suchaneck G., Solnyshkin A.V., Kiselev D.A., Bogomolov A.A., Gerlach G. The LIMM problem for ferroelectric thin films comprising space charge layers // Journal of the European Ceramic Society. 2005. V. 25. P. 2363 – 2368.

12.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V. Polarization Distribution in DTGS Crystals under Nonequilibrium Thermal Conditions // Crystallography Reports. 2005. V. 50. Supp l. P. 53 – 57.

13.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Киселев Д.А., Герхард-Мултхаупт Р., Раевский И.П., Проценко Н.П., Санджиев Д.Н. Диэлектрические свойства пленок сегнетоэлектрика-полупроводника Sn2P2S6, подвергнутых старению //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2006. № 1. С. 21 – 25.

14.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Киселев Д.А., Раевский И.П., Проценко Н.П., Санджиев Д.Н. Особенности нестационарного фототока короткого замыкания в пленках сегнетоэлектрика-полупроводника Sn2P2S6 // ФТТ. 2006. Т. 48. № 6. С. 1121 – 1122.

15.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Kiselev D.A., Raevsky I.P., Protzenko N.P., Sandjiev D.N. Nonstationary photocurrent and pyroelectric response in aged Sn2P2S6 films // Journal of the European Ceramic Society. 2007. V.27. N 13. P. 3835 – 3838.

16.Solnyshkin A.V., Suchaneck G., Kislova I.L., Gerlach G. Modeling of a Pyroelectric Thin Film IR Imager // Ferroelectrics. 2007. V. 353. Р.225 – 232.

17.Suchaneck G., Vidyarthi V.S., Gerlach G., Solnyshkin A.V., Kislova I.L. Electron emission from ferroelectric thin films enhanced by the presence of 90° ferroelectric domains // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 2007. V. 54. N 12. P. 2555 – 2561.

18.Солнышкин А.В., Wegener M., Kьnstler W., Gerhard-Multhaupt R. Аномалии диэлектрических свойств пленок сополимера P(VDF-TrFE) // ФТТ. 2008. Т. 50. № 3. С. 542 – 546.

19.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Лазарев А.Ю., Киселев Д.А., Холкин А.Л. Инициирование поляризованного состояния в релаксорной керамике ЦТСЛ-10 // Изв. ВУЗов. Материалы электронной техники. 2008. № 2. С. 57 – 60.

20.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Киселев Д.А., Раевский И.П., Проценко Н.П., Санджиев Д.Н.. Температурное поведение фотовольтаического и пироэлектрического отклика пленок сегнетоэлектрика-полупроводника Sn2P2S6 // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2008. № 6. С. 98 – 104.

21.Солнышкин А.В., Киселев Д.А., Богомолов А.А., Холкин А.Л., Kьnstler W., Gerhard R. Исследование сегнетоэлектрических пленок сополимера P(VDF-TrFE) и композитов на его основе методом атомной силовой микроскопии // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2008. № 9. С. 18 – 21.

22.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Lazarev A.Yu., Kiselev D.A., Kholkin A.L. Polarization of surface layers in PLZT relaxor ceramics // Ferroelectrics. 2008. V. 374. P. 144 – 149.

23.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Lazarev A.Yu., Salobutin V.Yu, Ivleva L.I. Anomalies of pyroelectric hysteresis loops in relaxor ferroelectric SBN // Ferroelectrics. 2008. V. 374. P. 128 – 135.

24.Solnyshkin A.V., Troshkin A.S., Bogomolov A.A., Raevski I.P., Sandjiev D.N., Shonov V.Yu. Current-Voltage Characteristics and Photostimulated Conductivity in Ferroelectric Heterogeneous Structure Al/Sn2P2S6/Al // Integrated Ferroelectrics. 2009. V. 106. P. 61 – 69.

25.Solnyshkin A.V., Kislova I.L. Analysis of the Relaxor-Like Behavior in a Ferroelectric Copolymer P(VDF-TrFE) // Ferroelectrics. 2010. V. 398. P. 77 – 84.

26.Bogomolov A.A., Solnyshkin A.V., Troshkin A.S., Raevsky I.P., Sandjiev D.N., Shonov V.Yu. Effect of Polarization State on Photovoltaic Properties of Ferroelectric Semiconductor Sn2P2S6 Films // Ferroelectrics. 2010. V. 399. P. 76 – 82.

27.Солнышкин А.В., Морсаков И.М., Канарейкин А.Г., Богомолов А.А. Пироэлектрический эффект в композитах на основе сополимера P(VDF-TrFE) и сегнетоэлектрической керамики ЦТБС // Изв. РАН. Сер. физ. 2010. Т. 74. № 9. С. 1343 – 1346.

28.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Шилов М.В., Суханек Г. Фотовольтаический и пироэлектрический эффекты в самополяризованных сегнетоэлектрических пленках PZT(25/75) // Изв. РАН. Сер. физ. 2010. Т. 74. № 9. С. 1363 – 1366.

29.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Киселев Д.А., Раевский И.П., Санджиев Д.Н., Шонов В.Ю. Пироэлектрический отклик и нестационарный фототок короткого замыкания в пленках сегнетоэлектрика–полупроводника Sn2P2S6 // Изв. ВУЗов. Материалы электронной техники. 2010. № 2. С. 13 – 17.

30.Богомолов А.А., Солнышкин А.В., Калгин А.В., Горшков А.Г., Гриднев С.А. Пироэлектрический эффект в магнитоэлектрических композитах 0.8 PZT–0.2 MZF и 0.8 PZT–0.2 NZF // Изв. РАН. Сер. физ. 2011. Т. 75. № 10. С. 1452 – 1455.

31.Шилов М.В., Богомолов А.А., Солнышкин А.В. Релаксация фотоэлектрического и фотовольтаического откликов тонкопленочного сегнетоэлектрика Pb(Zr0.25,Ti0.75)O3 // Изв. РАН. Сер. физ. 2011. Т. 75. № 10. С. 1488 – 1490.

32.Каменщиков М.В., Солнышкин А.В., Богомолов А.А., Пронин И.П. Проводимость и вольт-амперные характеристики тонкопленочных гетероструктур на основе ЦТС // ФТТ. 2011. Т. 53, № 10. С. 1975 – 1979.