Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году

Эффект каналирования электронов в кристаллической решетке лучистых сферолитов

М.В. Старицын1, В.П. Пронин2, И.И. Хинич2, А.Н. Крушельницкий2, С.В. Сенкевич2,3, Е.Ю. Каптелов3, И.С. Пронин3

1 НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей»
2 ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
3 ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.289

Оригинальная статья

Аннотация: В работе приводятся результаты исследования микроструктуры сферолитовых островков в тонких пленках цирконата-титаната свинца, отличающиеся либо неоднородным радиальным разворотом кристаллической решетки (радиально-лучистая микроструктура), либо однородным разворотом,позволяющим регистрировать Кикучи-линии электронного каналирования. Тонкие пленки цирконата-титаната свинца были получены двухстадийным методом высокочастотного магнетронного распыления керамической мишени: осаждением на «холодную» платинированные подложки кремния и ситалла с последующим высокотемпературным отжигом для получения островков перовскитовой фазы, окруженной матрицей низкотемпературной фазы пирохлора. Для исследования поперечного среза была приготовлена ламель, исследование микроструктуры которой показало, что разворот кристаллической решетки в перовскитовом сферолите происходит равномерно по всей толщине, а не является проявлением приповерхностных эффектов. Было выявлено, что скорость разворота кристаллической решетки в сферолитах с радиально-лучистой структурой приблизительно в два раза меньше, чем в сферолитах с радиально-однородным разворотом; предложена модель поступательного разворота кристаллической решетки с образованием дислокаций и частичной релаксации механических напряжений; предположено, что скорость разворота решетки ограничивается пределом упругости материала тонкой пленки. Показано, что Кикучи изображения в сферолитовых островках, состоящих из кристаллических зерен, формируются при однородной ростовой текстуре и ориентационной корреляции зерен в плоскости пленки. Проведен анализ и расшифровка Кикучи линий электронного каналирования, что позволяет определять ориентацию плоскостей кристаллической решетки и ростовых осей в тонких пленках.

Ключевые слова: тонкие пленки цирконата-титаната свинца, сферолиты, радиально- лучистая микроструктура, электронное Кикучи каналирование

  • Старицын Михаил Владимирович – инженер 3 категории, НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей»
  • Пронин Владимир Петрович – д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры теоретической физики и астрономии, ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
  • Хинич Иосиф Исаакович – д.п.н., доцент, профессор кафедры физической электроники, ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
  • Крушельницкий Артемий Николаевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры методики обучения физике, ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена»
  • Сенкевич Станислав Викторович – научный сотрудник, ФГБОУ ВО «Российский государственный педагогический университет им. А. И. Герцена», к.ф.-м.н., старший научный сотрудник ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
  • Каптелов Евгений Юрьевич – к.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»
  • Пронин Игорь Сергеевич – д.ф.-м.н., старший научный сотрудник, ведущий научный сотрудник, ФГБУН «Физико- технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук»

Ссылка на статью:

Старицын, М.В. Эффект каналирования электронов в кристаллической решетке лучистых сферолитов / М.В. Старицын, В.П. Пронин, И.И. Хинич, А.Н. Крушельницкий, С.В. Сенкевич, Е.Ю. Каптелов, И.С. Пронин // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2024. — Вып. 16. — С. 289-300. DOI: 10.26456/pcascnn/2024.16.289.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Shtukenberg, A.G. Spherulites /A.G. Shtukenberg, Y.O. Punin, E. Gunn, B. Kahr // Chemical Reviews. – 2012. – V. 112. – I. 3. – P. 1805-1838. DOI: 10.1021/cr200297f.
2. Shtukenberg, A.G. Growth actuated bending and twisting of single crystals /A.G. Shtukenberg, Yu.O. Punin, A. Gujral, B. Kahr // Angewandte Chemie International Edition. – 2014. – V 53. – I. 3. – P. 672-699. DOI: 10.1002/anie.201301223.
3. Kolosov, V.Yu. Transmission electron microscopy studies of the specific structure of crystals formed by phase transition in iron oxide amorphous films / V.Yu. Kolosov, A.R. Thö1én // Acta Materialia. – 2000. – V. 48. – I. 8. – P. 1829-1840. DOI: 10.1016/S1359-6454(99)00471-1.
4. Жигалина, O.M. Структурные особенности пленок ЦТСЛ / O.M. Жигалина, Д.Н., Хмеленин, Ю.А. Валиева и др. // Кристаллография. – 2018. – Т. 63. – Вып. 4. – С. 620-629. DOI: 10.1134/S0023476118040318.
5. Lutjes, N.R. Spherulitic and rotational crystal growth of Quartz thin films / N.R. Lutjes, S. Zhou, J. Antoja-Lleonart et al. / Scientific Reports. – 2021. – V. 11. – I. 1. – Art. № 14888. – 12 p. DOI: 10.1038/s41598-021-94147-y.
6. Musterman, E.J. Curved lattices of crystals formed in glass / E.J. Musterman, V. Dierolf, H. Jain // International Journal of Applied Glass Science. – 2022. – V. 13. – I. 3. – P. 402-419. DOI: 10.1111/ijag.16574.
7. Sun, W. Growth mechanism and microstructures of Cu2O/PVP spherulites / W. Sun, W. Zhou // RSC Advances. – 2022. – V. 12. – I. 31. – P. 20022-20028. DOI: 10.1039/d2ra03302j.
8. Елшин, А.С. Нелинейно-оптическая диагностика поликристаллических тонких плёнок цирконата-титаната свинца / А.С. Елшин, И.П. Пронин, С.В. Сенкевич, Е.Д. Мишина / Письма в журнал технической физики. – 2020. – Т. 46. – Вып. 8. – С. 32-35. DOI: 10.21883/PJTF.2020.08.49306.18142.
9. Da, B. Cylindrically symmetric rotating crystals observed in crystallization process of InSiO film / B. Da, L. Cheng, X. Liu et al. / Science and Technology of Advanced Materials: Methods. – 2023. – V. 3. – I. 1. – Art. № 2230870. – 14 p. DOI: 10.1080/27660400.2023.2230870I.
10. Elshin, A. Nonlinear optics for crystallographic analysis in lead zirconate titanate / A. Elshin, M. Staritsyn, I. Pronin et al. / Coatings. – 2023. – V. 13. – I. 2. – Art. № 247. – 12 p. DOI: 10.3390/coatings13020247.
11. Старицын, М.В. Особенности микроструктуры и свойств тонких сферолитовых пленок ЦТС, сформированных двухстадийным методом высокочастотного магнетронного осаждения / М.В. Старицын, Д.А. Киселев, В.П. Пронин и др. / Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2023. – Вып. 15. – С. 196-206. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.196.
12. Старицын, М.В. Микроструктура сферолитовых тонких пленок цирконата-титаната свинца / М.В. Старицын, В.П. Пронин, И.И Хинич и др. // Физика твердого тела. – 2023. – Т. 65. – Вып. 8. – С. 1368-1374. DOI: 10.21883/FTT.2023.08.56155.140.
13. Alkoy, E.M. The effect of crystallographic orientation and solution aging on the electrical properties of sol-gel derived Pb(Zr0.45Ti0.55)O3 thin films / E.M. Alkoy, S. Alkoy, T.Shiosaki // Ceramic International. – 2007. – V. 33. – I. 8. – P. 1455-1462. DOI: 10.1016/j.ceramint.2006.06.010.
14. Старицын, М.В. Аномальное электронное каналирование в тонких пленках ЦТС / М.В. Старицын // Конденсированные среды и межфазные границы. – 2023. – Т. 25. – № 4. – С. 572-580. DOI: 10.17308/kcmf.2023.25/11481.
15 Nazeer, H. Compositional dependence of the Young’s modulus and piezoelectric coefficient of (110)-oriented pulsed laser deposited PZT thin films / H. Nazeer, M.D. Nguyen, O.S. Sukas et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2015. – V. 24. – I. 1. – P. 166-173. DOI: 10.1109/jmems.2014.2323476.
16. Bartolomé, J. In-situ scanning electron microscopy and atomic force microscopy Young's modulus determination of indium oxide microrods for micromechanical resonator applications / J. Bartolomé, P. Hidalgo, D. Maestre // Applied Physics Letters. – 2014. – V. 104. – I. 16. – P. 161909-1-161909-5. DOI: 10.1063/1.4872461.
17. Yagnamurthy, S. Mechanical and ferroelectric behavior of PZT-based thin films / S. Yagnamurthy, I. Chasiotis, J. Lambros et al. // Journal of Microelectromechanical Systems. – 2011. – V. 20. – I. 6. – P. 1250-1258. DOI: 10.1109/JMEMS.2011.2167666.
18. Афанасьев, В.П. Особенности поведения конденсаторных структур на основе пленок цирконата-титаната свинца с избытком окиси свинца / В.П. Афанасьев, Г.Н. Мосина, А.А, Петров и др. // Письма в журнал технической физики. – 2001. – Т. 27. – Вып. 11. – С. 56-63.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒