Вышедшие номера
Механизм фазового превращения пирохлорной фазы в перовскитовую в пленках цирконата-титаната свинца на кремниевых подложках
Кукушкин С.А.1, Тентилова И.Ю.1, Пронин И.П.2
1Институт проблем машиноведения РАН, Санкт-Петербург, Россия
2Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
Email: tentilova@gmail.com
Поступила в редакцию: 5 июля 2011 г.
Выставление онлайн: 18 февраля 2012 г.

Экспериментально и теоретически изучен процесс фазового превращения из пирохлорной фазы в перовскитовую в сегнетоэлектрических пленках цирконата-титаната свинца (ЦТС) на кремниевых подложках при отжиге. Доказано, что данное превращение является типичным фазовым переходом первого рода, при котором происходит изменение плотностей фаз и выделение скрытой теплоты фазового перехода. Количественные оценки показали, что различие в плотностях двух фаз, а именно фазы перовскита и исходной материнской фазы пирохлора, приводит к возникновению в исходной материнской фазе упругих напряжений. Эти напряжения приводят к зарождению микропор в объеме пленки ЦТС. Найдены термодинамические условия образования микропор и вычислен их критический размер. Получено характерное соотношение между критическим размером зародыша перовскитовой фазы и радиусом микропоры, при котором происходит отслоение фазы перовскита от материнской фазы пирохлора. Данное соотношение проверено экспериментально. Размеры микропор определялись методом растровой электронной микроскопии, а изменение фазового состава при превращении находилось при помощи рентгеновского микроанализа. Теоретически и экспериментально доказано, что релаксация упругих напряжений в тонких пленках ЦТС при фазовом переходе происходит за счет зарождения и роста микропор на границе раздела новой и старой фаз. Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (гранты N 11-02-00609, 09-03-00596, 11-02-00496, Офи-11-02-12154-м), программ президиума РАН N 27 "Основы фундаментальных исследований нанотехнологий и наноматериалов", "Фундаментальные проблемы механики взаимодействия в технических и природных системах, материалах и средах" и программы "Трибологические и прочностные свойства структурированных материалов и поверхностных слоев".