Pyroelectric response of inhomogeneous ferroelectric-semiconductor films

Abstract

We have modified Landau-Khalatnikov approach and shown that the pyroelectric response of inhomogeneous ferroelectric-semiconductor films can be described by using six coupled equations for the average displacement, its mean-square fluctuation and correlation with charge defects density fluctuations, average pyroelectric coefficient, its fluctuation and correlation with density fluctuations of charged defects. Coupled equations demonstrate the inhomogeneous reversal of pyroelectric response in contrast to the equations of Landau-Khalatnikov type, which describe the homogeneous reversal with sharp pyroelectric coefficient peaks near the thermodynamic coercive field values. Our approach explains pyroelectric loops observed in Pb(Zr,Ti)O₃ film.

Модифiковано пiдхiд Ландау-Халатнiкова та показано, що пiроелектричний вiдгук неоднорiдної сегнетоелектрично-напiвпровiдникової плiвки з зарядженими дефектами може бути описаний за допомогою шести зв’язаних рiвнянь для шести параметрiв порядку: середня електрична iндукцiя, її середньоквадратичне вiдхилення, корелятор флуктуацiй iндукцiї та густини заряду дефектiв, пiроелектричний коефiцiєнт, його середньоквадратичне вiдхилення та корелятор з густиною заряду дефектiв. Зв’язанi рiвняння описують неоднорiдне переключення пiроелектричного вiдгуку на вiдмiну вiд рiвнянь типу Ландау-Халатнiкова, якi вiдповiдають випадку однорiдного переключення з рiзким максимумом пiроелектричного вiдгуку поблизу коерцитивного поля. Запропонована модель пояснює типовi петлi пiроелектричного гiстерезису у Pb(Zr,Ti)O₃ плiвках.