Лаборатория физики оксидных сегнетоэлектриков (лаборатория ФОС) создана в 2020 году в рамках выполнения государственного задания Министерства образования и науки РФ.
Научно-исследовательская работа лаборатории посвящена новым магнитоэлектрическим композитным материалам на основе оксидных сегнетоэлектриков с упорядоченной доменной структурой и направлена на поиск и отработку методов получения таких композитов, а также исследованию их свойств.
2023 год
В 2023 году выполнения проекта предложен подход, позволяющий анализировать сплошность и однородность электрофизических свойств пьезоэлектрических пленок ниобата лития с помощью совокупности методик зондовой микроскопии и макроскопических измерений в конденсаторных структурах.
Показано, что электрический пробой кремний-углеродной пленки толщиной 30 нм в кроссбар-структуре не происходит вплоть до напряженностей 7,0·106 В/см. Проведен сравнительный анализ влияния изо- и гетеровалентных замещений в керамических образцах на диэлектрические и пьезоэлектрические характеристики.
Максимальное содержание сегнетоэлектрической фазы среди всех исследованных серий получено для состава 0,92KNN — 0,08AgNО3 + 5 % LiF и составляет 95,2 %. Для керамики ниобата натрия калия, легированной BaZrО3, достигнуто условие мультифазности, используя гетеровалентное замещение позиций A и B. С помощью силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика исследованы процессы переключения поляризации в бессвинцовой сегнетоэлектрической керамике на основе натрия висмута титаната и ниобата натрия калия с различными легирующими добавками.
Полученные с помощью сканирующей зондовой микроскопии результаты в сочетании с данными о повышении значений диэлектрической проницаемости и выявленной полной и однородной поляризуемостью керамики подтверждают перспективы использования таких материалов на основе ниобата натрия-калия для разработки новых эффективных бессвинцовых материалов с пьезоэлектрическими и электрокалорическими свойствами.
2022 год
В 2022 году выполнения проекта была разработана лабораторная методика получения композитных тонкопленочных структур с сегнетоэлектрическими и магнитоэлектрическими включениями на основе химического осаждения из парогазовой среды в вакууме.
Изготовлены образцы композитной тонкопленочной структуры с сегнетоэлектрическими и магнитоэлектрическими включениями. Исследованы морфология поверхности, структура, электрофизические и магнитные свойства сегнетоэлектрических и магнитоэлектрических наноразмерных кластеров в композитах на основе устойчивых к внедрению лигатуры в больших концентрациях аморфных материалов.
Полученные результаты позволили установить механизмы и фундаментальные аспекты формирования сегнетоэлектрических и магнитоэлектрических тонких слоев в композитах на основе устойчивой к внедрению лигатуры в больших концентрациях аморфной матрицы.
2021 год
В 2021 году сотрудниками лаборатории проводился синтез тонких плёнок магнитострикционных материалов методом лазерной абляции, магнетронного распыления мишени и электрохимического осаждения.
Экспериментально установлено, что магнитоэлектрические композитные структуры на основе бидоменных кристаллов ниобата лития и осажденного слоя Ni обладают ненулевым магнитоэлектрическим коэффициентом при нулевом внешнем постоянном магнитном поле. Проведен теоретический расчет и экспериментально сформирована оптимальная доменная структуры в сегнетоэлектриках LiNbO3 и LiTaO3. Исследован химический состав поверхности сегнетоэлектрических монокристаллов LiNbO3 методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии.
Исследовано влияние катионных замещений на параметры кристаллической структуры, микроструктуры, диэлектрические и локальные пьезоэлектрические свойства керамики (1-x)(K0.5Na0.5)NbO3 — xLa(Ag0.5Sb0.5)O3 (KNN-LAS) с x= 0 — 0,15, а также керамики состава (Na0.5Bi0.5)(Ti1—xMnx)O3 (x=0—0,1). Разработаны рекомендации по применению полученных результатов для оптимизации состава и параметров синтеза пьезокерамических материалов для улучшения их пьезоэлектрических и электромеханических свойств.
2020 год
В 2020 году проводилось формирование заряженных междоменных границ в кристаллах ниобата лития и танталата лития, а также выполнены экспериментальные исследования эффекта локальной переполяризации сегнетоэлектрических доменов в области заряженной междоменной границы с помощью приложения электрического потенциала к кантилеверу атомно-силового микроскопа в бидоменных кристаллах ниобата лития с заряженными границами типа «голова-к-голове» и «хвост-к-хвосту».
Проведены экспериментальные исследования МЭ свойств градиентной структуры на основе бидоменного кристалла LiNbO3/Ni/Metglas и измерен МЭ коэффициент для композитного материала на основе бидоменного кристалла LiTaO3/Metglas. Исследовано влияние температуры постростового отжига на процентное содержание сегнетоактивной фазы LiNbO3 в тонких пленках ниобата лития.
Проведено исследование влияния процентного содержания ниобия и температуры отжига на пьезоэлектрические характеристики тонких сегнетоэлектрических пленок состава SrBi2(TaxNb2-x)O9. Проведены исследования структуры и фотолюминесценции кремниевых подложек n-типа с ориентацией (100) имплантированных ZnO, проведен анализ свойств синтезированного материала, сделан вывод о возможности применения структур с тонким слоем ZnO в магнитоэлектрических композитных структур при условии нанесения магнитострикционной.
Синтезированы и исследованы кремний-углеродные плёнки, рассмотрены перспективны использования их в качестве матриц для магнитоэлектрических нанокомпозитов. Исследовано влияние катионных замещений на параметры кристаллической структуры, микроструктуры, диэлектрические и локальные пьезоэлектрические свойства керамики (1-x)(K0.5Na0.5)NbO3-xBa(Cu1/3Nb2/3)O3 (x = 0 — 0,1), модифицированных легкоплавкой добавкой LiF, а также керамики состава [(Na0.5Bi0.5)1-xLix]TiO3 (x = 0 — 0,1).
