РОЗРОБКА МАТЕМАТИЧНОЇ МОДЕЛІ ПЕРЕМИКАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОЇ ПОЛЯРИЗАЦІЇ У СЕГНЕТОЕЛЕКТРИЧНОМУ КОНДЕНСАТОРІ
DOI:
https://doi.org/10.31649/1997-9266-2021-155-2-126-135Ключові слова:
FRAM-пам’ять, перемикання поляризації, сегнетоелектричний конденсатор, переполяризація, поляризаційне полеАнотація
Розроблено математичну модель перемикання електричної поляризації сегнетоелектричного конденсатора, яка адекватно відображає процеси запису та зчитування в елементах FRAM-пам’яті і придатна для розробки автоматизованого проектування сегнетоелектричних накопичувальних елементів і пристроїв. Фізичні моделі перемикання електричної поляризації у сегнетоелектричному конденсаторі є лише окремими випадками кристалізаційних за певних припущень щодо розмірності доменів, процесів їхнього зародження, розростання і перекриття. Тому в роботі проведено перенесення відомої геометрико-ймовірнісної моделі кристалізації розплаву на процеси переполяризації сегнетоелектриків. Для цієї кристалізаційної моделі розроблені два варіанти її практичної реалізації: для χ- і β-процесів. Відповідно в математичній моделі можна виділити дві складові, назвавши їх χ- та β-моделями перемикання поляризованості в сегнетоелектричному конденсаторі.
Відмінність розробленої моделі від інших полягає в тому, що в кристалізаційній моделі вводиться початкове значення поляризованості та проводиться змішане (часове і просторове) нормування параметрів сегнетоелектричного матеріалу. Зокрема, введено поняття характеристичного часу, що є часом подвоєння радіусу зародків в полях з напруженостями значно більшими полів активації; характеристичного об’єму, який для χ-процесу дорівнює переполяризованому зародженням об’єму за характеристичний час, а для β-процесу — початковому об’єму, поляризованому в напрямку поля до його прикладання та відносного поля активації зародження і розростання доменів.
Узагальнені нормовані моделі зі змішаним нормуванням виявилися зручнішими для висування певних вимог до параметрів сегнетоелектричного матеріалу з метою отримання заданих характеристик сегнетоелектричних запам’ятовувальних елементів за швидкодії і інтенсивності струмів перемикання
Посилання
Karin M. Rabe, Charles H. Ahn, Karin M. Rabe, Charles H. Ahn, Jean-Marc Triscone (Eds.) Physics of Ferroelectrics a Modern Perspective, перев. Б. А. Струков, А. И. Лебедев. Физика сегнетоэлектриков: современный взгляд. Москва, РФ: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011, 440 с.
І. О. Барабан, В. Л. Вовк, і В. М. Кичак, «Оцінювання залежності часу затримки перемикання на базі аморфних напівпровідників,» у Матеріалах L науково-технічної конференції підрозділів ВНТУ, Вінниця, 2021 р. [Електронний ресурс]. Режим доступу: https://conferences.vntu.edu.ua/index.php/all-frtzp/all-frtzp-2021/paper/view/11555/9660 .
Z. Chen, M. Lim, and V. Joshi, “Advanced simulation tool for FeRAM design,” Integrated Ferroelectrics, no. 40, pp. 101-112, 2001.
Kolmogorov in Perspective. Providence (History of Mathematics. V. 20). London: Amer. Math. Soc.; London Math. Soc., 2000.
A. C. Faleiros et al., “Kinetics of phase change,” Mat. Res. São Carlos, v. 3, no. 3, рp. 51-60, July 2000. Available: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1516-14392000000300002&lng=en&nrm=iso> . Access: 24 Mar. 2021. http://dx.doi.org/10.1590/S1516-14392000000300002 .
G. Zhou, et al., “On ferroelectric domain polarization switching mechanism subject to an external electric field by simulations with the phase-field method,” Sci. China Technol. Sci, no. 56, pp. 1129-1138, 2013. https://doi.org/10.1007/s11431-013-5135-3 .
К. А. Воротилов, В. М. Мухортов, и А. С. Сигов, Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. Москва, РФ: Энергоатомиздат, 2011, 175 с.
А. А. Божко, и Я. В. Мартынюк, «К вопросу о переполяризации сегнетоэлектриков,» Радиотехнические устройства контроля и обработки информации, сб. науч. тр. Киев: УМК ВО, 1992, с. 118-122.
##submission.downloads##
-
PDF
Завантажень: 88
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, які публікуються у цьому журналі, згодні з такими умовами:
- Автори зберігають авторське право і надають журналу право першої публікації.
- Автори можуть укладати окремі, додаткові договірні угоди з неексклюзивного поширення опублікованої журналом версії статті (наприклад, розмістити її в інститутському репозиторії або опублікувати її в книзі), з визнанням її первісної публікації в цьому журналі.
- Авторам дозволяється і рекомендується розміщувати їхню роботу в Інтернеті (наприклад, в інституційних сховищах або на їхньому сайті) до і під час процесу подачі, оскільки це сприяє продуктивним обмінам, а також швидшому і ширшому цитуванню опублікованих робіт (див. вплив відкритого доступу).
