Материалы в микро- и наноразмерной форме становятся с каждым годом всё более востребованными в связи с тенденцией к миниатюризации электронных устройств. Наноматериалы обладают существенно отличными от макроскопических аналогов свойствами, определяемыми, в основном, увеличенным вкладом поверхностных состояний и квантовых явлений. Спектр применения наноразмерных сегнетоэлектрических материалов достаточно широк: устройства сегнетоэлектрической памяти (FeRAM), преобразование электрической энергии в механическую в микро- и наноэлектромеханических (MEMS и NEMS) устройствах, накопление тепловой и механической энергии (energy harvesting), функциональные элементы современных электронных схем и др.
Актуальной проблемой физики конденсированного состояния является фундаментальный вопрос о характере изменений пьезоэлектрических свойств сегнетоэлектрических материалов с уменьшением их размера. Анализ современной литературы показывает, что наблюдается стремительный рост числа публикаций, посвящённых синтезу наноразмерных сегнетоэлектрических материалов, в то время как работ, исследующих их функциональные свойства, сравнительно мало. До сих пор у исследователей нет детального понимания того, какой вклад в пьезоэлектрический эффект вносят собственный (intrinsic) размерный эффект, вызванный изменением поляризации, увеличением влияния дефектов и пространственного неоднородного распределения заряда, и несобственный (extrinsic) эффект, возникающий из-за наличия в материале интерфейсов: границ зёрен, доменных стенок, модифицированных слоёв.
Целью данного исследования является экспериментальное и теоретическое изучение собственного размерного эффекта пьезоэлектрических свойств наноразмерных функциональных материалов. В ходе выполнения проекта будут детально исследованы электромеханические эффекты, возникающие вблизи острия зонда атомно-силового микроскопа в неоднородном электрическом поле, что позволит осуществить точные количественные измерения пьезоэлектрического отклика в микро- и наноразмерных материалах. Понимание вкладов собственного и несобственного размерного эффекта является важным условием для создания микро- и наноэлектромеханических устройств с улучшенными характеристиками.