Исследование эволюции доменной структуры при локальном переключении поляризации в монодоменных кристаллах релаксорного сегнетоэлектрика ниобата бария-стронция

Проект направлен на решение одной из фундаментальных проблем физики конденсированного состояния, связанной с изучением особенностей эволюции доменной структуры при локальном переключении поляризации в сегнетоэлектриках. Научная значимость планируемых исследований определяется тем, что будут выявлены закономерности эволюции доменной структуры в релаксорном сегнетоэлектрике, созданной разными методами, с использованием визуализации доменной структуры с высоким пространственным и временным разрешением. Кроме того, проект направлен на развитие таких научных и технологических направлений, как доменная инженерия и инженерия доменных стенок, которые занимаются созданием стабильных сегнетоэлектрических микро- и нанодоменных структур с заданными параметрами для изменения свойств сегнетоэлектриков; изучением особых свойств заряженных доменных стенок и разработкой методов управления их положением и параметрами. Предметом данного исследования были выбраны монокристаллы релаксорного одноосного сегнетоэлектрика ниобата бария-стронция (SBN). В настоящее время рассматривается возможность использования данных кристаллов с прецизионной периодической доменной структурой для преобразования частоты оптического излучения в режиме фазового квазисинхронизма, генерации второй гармоники, оптического параметрического усиления, для создания управляемых электрическим полем дифракционных элементов и квантового компьютера. Для создания кристаллов с регулярной доменной структурой необходимо глубокое понимание особенностей эволюции доменов в процессе переключения поляризации и использование новых эффективных методов формирования доменной структуры. Актуальность решения проблемы обусловлена применением новых методов создания в релаксорном сегнетоэлектрике SBN прецизионной доменной структуры с заданной геометрией для изготовления нелинейно-оптических устройств с рекордными характеристиками. Основная цель проекта – исследовать эволюцию доменной структуры при переключении поляризации в монодоменных кристаллах ниобата бария-стронция для фундаментального понимания природы релаксорных сегнетоэлектриков и развития доменной инженерии. Будет проведено комплексное исследование эволюции микро- и нанодоменных структур, возникающих в монодоменных кристаллах ниобата бария-стронция при локальном переключении поляризации зондом сканирующего зондового микроскопа; в результате лазерного облучения ближнего и дальнего ИК диапазона; облучения сфокусированным пучком заряженных частиц; в неоднородном электрическом поле, сформированном системой электродов. Для визуализации доменной структуры на поверхности кристаллов будут использованы методы сканирующей зондовой и оптической микроскопии, в объеме кристаллов микроскопия генерации второй гармоники по типу Черенкова. В ходе работы над проектом будут решены следующие основные задачи: 1. Создание монодоменного состояния в монокристаллах SBN облучением сфокусированным пучком электронов средних энергий. 2. Формирование регулярной доменной структуры в монодоменных кристаллах SBN в результате локального облучения фемтосекундным ИК лазером. 3. Исследование влияния адсорбированного слоя воды на эволюцию доменной структуры при локальном переключении поляризации зондом сканирующего зондового микроскопа в монодоменных кристаллах SBN. 4. Комплексное исследование эволюции доменной структуры в монодоменных кристаллах SBN при локальном облучении сфокусированным пучком заряженных частиц средних энергий. 5. Исследование доменной структуры, возникающей в монокристаллах SBN в результате облучения поверхности импульсом лазерного излучения дальнего ИК-диапазона, поглощаемого в поверхностном слое. 6. Формирование регулярных доменных структур в пространственно неоднородном поле, созданном системой электродов заданной конфигурации. 7. Исследование преобразования частоты лазерного излучения в монокристаллах SBN с регулярной доменной структурой.