20.08.2025
Изучение управляемого деформационного поведения материалов и изменений их структурной организации представляет интерес для создания новых систем записи и хранения информации, а также для разработки других компонентов микроэлектроники. Одним из возможных механизмов управления деформацией является внешнее электрическое поле. Пьезоэлектрические материалы, в частности кристаллы семейства гидрофталатов щелочных элементов, нашли широкое применение в микро- и наноэлектронике, фотонике и сенсорике.
Коллектив ученых Института кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ «Курчатовский институт» впервые изучил динамику решетки монокристаллов гидрофталата рубидия под воздействием электрического поля и температуры в диапазоне 85-293 K. Методом рентгеновской дифрактометрии с временным разрешением в трехкристальной схеме исследованы пьезоэлектрические деформации в этих кристаллах под воздействием внешнего электрического поля напряженностью до 900 В/мм, приложенного вдоль полярной оси [001]. Обнаружена сильная асимметрия нормальной линейной зависимости деформаций сжатия и растяжения от напряженности поля различной полярности, достигающая 18% в направлении [100]. Рентгеновские дифракционные исследования при 293 и 85 K выявили разупорядочение атомов Rb: 96% атомов занимают основные кристаллографические позиции, а 4% распределены по пяти дополнительным позициям, расположенным на расстоянии ~0.4-0.5 Å от основных. Температурные зависимости параметров решетки показывают особенности в интервалах 100-150 и 230-270 K, наиболее выраженные для параметра a. Отклонения от линейной зависимости можно объяснить изменением типа носителей заряда: в диапазоне до 100 K преобладает электронная проводимость (поляронная), в диапазоне 100-150 K – смешанная, в диапазоне 230-270 K и выше – ионная. Анизотропия температурных деформаций в кристалле гидрофталата рубидия коррелирует с анизотропией пьезоэлектрических деформаций растяжения/сжатия в электрическом поле. Все деформации происходят преимущественно в направлении [100], т.е. перпендикулярно плоскости несовершенной спайности (100), что проявляется при экстремальных воздействиях на кристалл.
Подробнее в журнале Journal of Alloys and Compounds.