Селективне зміна поляризації доменів сегнетоэлектрика з допомогою інтерферуючих хвильових пучків і однорідного електричного поля

Дослідники з Інституту загальної фізики їм. А. М. Прохорова РАН і Московського державного технічного університету радіотехніки, електроніки і автоматики розвивають ідеї створення фотонних кристалів на основі сегнетоелектриків. У роботі, опублікованій в журналі «Фізика твердого тіла», вони говорять про зниження тривалості технологічного циклу формування подібних матеріалів і можливості їх перебудови в процесі експлуатації. В основі методу — селективне зміна поляризації доменів сегнетоэлектрика з допомогою інтерферуючих хвильових пучків і однорідного електричного поля.

Діелектриками називаються речовини, що погано проводять електричний струм, а сегнетоэлектриками – діелектрики, що володіють спонтанною поляризацією. З додатком певного електричного поля напрямок поляризації в сегнетоелектриках змінюється, при цьому із зростанням температури збільшується їх чутливість до перемикається полю.

Сегнетоэлектрики, в яких чергуються невеликі доменні області з протилежним напрямком векторів поляризації, цілком можна зарахувати до фотонним кристалам – матеріалів з періодичним зміною оптичного показника заломлення в просторі.

Фотонні кристали називають майбутнім сучасної електроніки. Вони можуть використовуватися для створення фокусуючих середовищ з від’ємним показником заломлення, надкомпактних хвилеводів, **лазерів з низьким порогом генерації енергії, оптичних елементів пам’яті або дисплеїв нового покоління. Однак існуючі на даний час методи одержання цих елементів мають два серйозні недоліки – велику тривалість технологічного циклу формування та нездатність до перемикання структури в процесі роботи. Тому пошук нових, більш досконалих способів створення фотонних кристалів вважається одним з найважливіших напрямів сучасної фізики твердого тіла.

Московські дослідники запропонували метод, значною мірою позбавлений перерахованих вище недоліків. Суть його в тому, що спочатку сегнетоелектрик опромінюється електромагнітними або акустичними хвилями, які, інтерферируются, формують у просторі своєрідну решітку з підвищеною температурою в її вузлах. Тому після включення зовнішнього електричного поля частину вузлових доменів змінює напрямок поляризації. В результаті після зняття поля залишається зразок сегнетоэлектрика з чергуються в просторі областями різної поляризації, а отже, і різних показників оптичного заломлення.

Тривалість імпульсів формування температурної решітки і запису надзвичайно мала – не більше десятків мікросекунд.

Тому можна говорити про значне зниження тривалості технологічного циклу виготовлення фотонного кристала.

При цьому період температурної решітки, визначається інтерференційної картиною, можна легко поміняти вже в процесі експлуатації зразків – задати частоту взаємодіючих хвиль, швидкість їх розповсюдження або кут падіння на поверхню кристала сегнетоэлектрика. Описана методика застосовна до кристалам ніобату літію (LiNbO3), титанилфосфата калію (KTiOPO4) та деяким іншим сегнетоэлектрикам.

Робота виконана за підтримки РФФД (грант № 10-07-00078).

Джерело інформації:

В. о. Крутов, Е. А. Засовин, В. Р. Михалевич, А. С. Сігов, А. А. Щука Биимпульсная гетеротермальная технологія формування доменних структур в сегнетоелектриках. – Фізика твердого тіла. – 2012. – том 54. – вип. 5.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *