Антисегнетоэлектрические (АСЭ) материалы представляют интерес в связи с недавними открытиями их прикладного использования в электронике, в это же самое время механизмы фазовых переходов, лежащие в основе их прикладных свойств, остаются понятыми не до конца. Эта работа посвящена исследованию монокристалла модельного АСЭ гафната свинца методом рентгеновской дифракции с in-situ приложением электрического поля для индуцирования перехода в полярную фазу. Были проведены два последовательных эксперимента на пластинке толщиной 35 мкм с ориентацией [110] по нормали к поверхности в диапазоне полей от 0 до 330 кВ/см и от 330 кВ/см до 0. Резкое падение интенсивности АСЭ сверхструктурных рефлексов R- и Σ-типов было зарегистрировано после критического поля в 225 кВ/см с почти полным исчезновением после 250 кВ/см. Это согласуется с индуцированным полем фазовым переходом от АСЭ к полярной фазе с симметрией R3m, который был предложен ранее в работах, посвященных недифракционной характеризации гафната свинца. Дифракция показала, что домены АСЭ с параллельными направлению поля смещениями атомов свинца, реагируют гораздо менее резко на поле, постепенно уменьшая порядок АСЭ уже при очень малых полях вместо того, чтобы поддерживать его почти постоянным вплоть до критического значения поля, что было ожидаемо. Это ожидание выполняется для областей с другими ориентациями, но только для первого цикла переключения: при втором цикле переключения порядок АСЭ заметно снижается уже в подкритических областях. Мы предполагаем, что эти наблюдения связаны с наличием противофазных доменных стенок, на которые способно влиять даже слабое поле, что согласуется с наблюдением диффузных стержней между точками Γ и Σ.

Antiferroelectric (AFE) materials are interesting due to recent discoveries of new prospective applications, while the mechanisms of phase transitions that are at the heart of those applications remain incompletely understood. This work is devoted to the study of a single crystal of a model AFE lead hafnate by X-ray diffraction with in-situ application of the electric field to trigger the transition to polar phase. Two consecutive experiments were carried out on a 35 μm thick plate with [110] surface normal orientation at field range from 0 to 330 kV/cm and back. The sharp drop in the intensity of R- and Σ-type reflections around 225 kV/cm with almost complete disappearance after 250 kV/cm was registered. This is compatible with a field-induced phase transition from the AFE to the R3m polar phase, which was suggested earlier on the basis of non-diffraction characterizations. Diffraction reveals that the AFE domains with displacements parallel to the field direction react much smoother to the field, gradually reducing the AFE order already at very small fields instead of holding it almost constant up to the critical field value, which is naturally expected. This natural expectation is fulfilled for domains with other orientations, but only for the first switching cycle: at the second switching cycle the AFE order shows a notable decrease already at subcritical fields. We suggest these observations to be linked with anti-phase domain wall population being affected by the field, which is consistent with the observation of diffuse rods between the Γ and Σ points. Another remarkable observation is the much smoother recovery of the AFE phase as compared to its sharp disappearance at the critical field.

• ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
  • 1.1 Сегнето- и антисегнетоэлектрики
  • 1.2 Структура перовскитов
  • 1.3 Структурные фазовые переходы
  • 1.4 Индуцированные полем фазовые переходы
  • 1.5 Сверхструктурные искажения в свинецсодержащей АСЭ структуре типа перовскит
• ГЛАВА 2. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ
• ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА
  • 3.1. Монокристальная in-situ рентгеновская дифракция с приложением электрического поля
  • 3.2. Проведение эксперимента
• ГЛАВА 4. РЕЗУЛЬТАТЫ
  • 4.1. Зарегистрирован фазовый переход в полярную фазу
  • 4.2. Особенности наблюдаемого нами фазового перехода
    • 4.2.1. Различие динамики перехода для режимов усиления и уменьшения поля
    • 4.2.2. Разное влияние поля на домены разной направленности
    • 4.2.3. Линейное уменьшение интенсивности Σ-отражений для подкритических полей во втором эксперименте
    • 4.2.4. Стабилизация доменной конфигурации после первого цикла переключений
    • 4.2.5. Стержни рассеяния
  • 4.3. Обсуждение, возможная физическая природа наблюдаемых результатов
    • 4.3.1. Идентификация фазы путем сравнения значения критического поля перехода с литературными данными
    • 4.3.2. Наблюдение кинетики доменных стенок
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ