mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2019-1-5-17mateltech-286Research ArticleСТАТЬИARTICLESФормирование стабильных индуцированных доменов в области заряженной междоменной границы в ниобате лития с помощью зондовой микроскопииFormation of stable induced domains at charged domain boundary in lithium niobate using scanning probe microscopyhttps://orcid.org/0000-0001-7185-8715КислюкА. М.KislyukA. M.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Кислюк Александр Михайлович — инженер 1-й категории

Alexander M. Kislyuk: 1st Category Engineer

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

akislyuk94@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-1641-1731ИльинаТ. С.IlinaT. S.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Ильина Татьяна Сергеевна — инженер

Tatiana S. Ilina: Engineer

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

iltany94@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-6569-466XКубасовИ. В.KubasovI. V.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Кубасов Илья Викторович — ассистент

Ilya V. Kubasov: Assistant

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

kubasov.ilya@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1047-3007КиселевД. А.KiselevD. A.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Киселев Дмитрий Александрович — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

Dmitrii A. Kiselev: Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

dm.kiselev@gmail.comТемировА. А.TemirovA. A.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Темиров Александр Анатольевич — ассистент

Alexander A. Temirov: Assistant

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

temirov.alex@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1090-3441ТурутинА. В.TurutinA. A.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Турутин Андрей Владимирович — инженер 1-й категории

Andrey V. Turutin: 1st Category Engineer

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

aturutin92@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-9531-6072МалинковичМ. Д.MalinkovichM. D.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Малинкович Михаил Давыдович — канд. физ.-мат. наук, доцент

Mikhail D. Malinkovich: Cand. Sci. (Phys.-Math.), Associate Professor

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

malinkovich@yandex.ruПолисанА. А.PolisanA. A.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия

Полисан Андрей Андреевич — профессор каф. МПиД

Andrey A. Polisan: Professor

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

apolisan@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-1970-9867ПархоменкоЮ. Н.ParkhomenkoYu. N.

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия;

АО «Гиредмет», Электродная ул., д. 2 стр. 1, Москва, 111524, Россия

Пархоменко Юрий Николаевич — доктор физ.-мат. наук, профессор, заведующий кафедрой МПиД

 

Yuri N. Parkhomenko: Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Head of the Department

4 Leninsky Prospekt, Moscow 119049, Russia

2 Elektrodnaya Str., Moscow 111524, Russia

parkh@rambler.ruНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»National University of Science and Technology MISiSНациональный исследовательский технологический университет «МИСиС»; АО «Гиредмет»National University of Science and Technology MISiS JSC «Giredmet»201920062019221517Copyright © Кислюк А.М., Ильина Т.С., Кубасов И.В., Киселев Д.А., Темиров А.А., Турутин А.В., Малинкович М.Д., Полисан А.А., Пархоменко Ю.Н., 20192019Кислюк А.М., Ильина Т.С., Кубасов И.В., Киселев Д.А., Темиров А.А., Турутин А.В., Малинкович М.Д., Полисан А.А., Пархоменко Ю.Н.Kislyuk A.M., Ilina T.S., Kubasov I.V., Kiselev D.A., Temirov A.A., Turutin A.A., Malinkovich M.D., Polisan A.A., Parkhomenko Y.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/286

Сегнетоэлектрические кристаллы ниобата лития (LiNbO3) c искусственно сформированной доменной структурой находят широкое применение в оптических системах генерации кратных гармоник лазерного излучения, акустооптике, прецизионных актюаторах, датчиках вибрации и магнитного поля, в том числе предназначенных для применения при повышенных температурах, в перспективе — в запоминающих устройствах ЭВМ. Исследовано влияние заряженной междоменной границы на формирование индуцированных доменных структур в конгруэнтных кристаллах ниобата лития (LiNbO3) неполярного x-среза. Методами диффузионного отжига на воздухе вблизи температуры Кюри и инфракрасного отжига в бескислородной среде в образцах были сформированы би- и полидоменные сегнетоэлектрические структуры, содержащие заряженные доменные границы типа «голова-к-голове» и «хвост-к-хвосту». В режиме Кельвин-моды атомно-силового микроскопа (АСМ) исследован поверхностный потенциал в окрестности заряженной междоменной границы. Исследованы приповерхностные клиновидные индуцированные микродомены, сформированные в области заряженной междоменной границы и вдали от нее путем приложения электрического потенциала на кантилевер АСМ, находящийся в контакте с поверхностью кристалла. Продемонстрирована зависимость морфологии индуцированной доменной структуры от электропроводности кристаллов. Показано экранирующее действие заряженной междоменной границы типа «голова-к-голове» на форму и размер домена, индуцированного в непосредственной близости к доменной стенке. Описано разбиение одиночных клиновидных доменов, образующихся при локальной переполяризации кристаллов восстановленного ниобата лития с помощью кантилевера АСМ, на семейства микродоменов, имеющих форму сонаправленных лучей, выходящих из общего центра зарождения. Обнаружено влияние заряженной междоменной границы на топографию образцов, заключающееся в возникновении при восстановительном отжиге протяженного углубления, совпадающего с линией заряженной границы.

The influence of a charged domain wall on the formation of the induced domain structures in congruent x-cut lithium niobate crystals (LiNbO3) is studied. By diffusion annealing in air ambient near Curie temperature, as well as infrared annealing in oxygen-free ambient bi- and multidomain ferroelectric structures containing charged domain walls «head-to-head» and «tail-to-tail» were formed. By Kelvin probe mode of atomic force microscopy (AFM) surface potential near the charged domain walls was investigated. We studied surface needle-shaped induced microdomains which were formed in a vicinity of the domain boundary and far from it by applying of voltage to the cantilever being in a contact with the surface of the sample. Dependence of morphology of the induced domain structure on the crystal’s electric conductivity was demonstrated. Screening effect of charged «head-to-head» domain wall on a shape and size of the domain, that was induced near the boundary is shown. We described partition of the single needle-shaped domains formed by AFM cantilever to several microdomains having a shape of several beams based in a common nucleation point. We found an influence of the charged domain wall on the topography of the samples, which consisted in the appearance of a long groove corresponding to the domain boundary after the reducing annealing.

ниобат литиябидоменный кристаллзаряженная междоменная границадиффузионный отжигсиловая микроскопия пьезооткликаповерхностный потенциалlithium niobatebidomain crystalcharged domain walldiffusion annealingpiezoresponse force microscopysurface potentialИсследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 18-32-00941. Исследования методами атомно-силовой микроскопии выполнены при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ на оборудовании ЦКП «Материаловедение и металлургия» НИТУ «МИСиС» в рамках Государственного задания (проект 11.9706.2017/7.8).The study was performed with financial support from the Russian Foundation for Basic Research, Project No. 18-32-00941. Atomic force microscopy studies were carried out with financial support from the Ministry of Education and Science of the Russian Federation on premises of the Joint Use Center for Materials Science and Metallurgy of NUST MISiS within State Assignment (basic research, project No. 0718-2020-0031 «New magnetoelectric composite materials based on oxide ferroelectrics having an ordered domain structure: production and properties»).ReferencesLengyel K., Péter Á., Kovács L., Corradi G., Pálfalvi L., Hebling J., Unferdorben M., Dravecz G., Hajdara I., Szaller Zs., Polgár K. Growth, defect structure, and THz application of stoichiometric lithium niobate // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2, N 4. P. 040601. DOI: 10.1063/1.4929917 Lengyel K., Péter Á., Kovács L., Corradi G., Pálfalvi L., Hebling J., Unferdorben M., Dravecz G., Hajdara I., Szaller Z., Polgár K. Growth, defect structure, and THz application of stoichiometric lithium niobate. Appl. Phys. Rev., 2015, vol. 2, no. 4, pp. 040601. DOI: 10.1063/1.4929917Bazzan M., Fontana M. Preface to special topic: Lithium niobate properties and applications: reviews of emerging trends // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2, N 4. P. 040501. DOI: 10.1063/1.4928590 Bazzan M., Fontana M. Preface to special topic: Lithium niobate properties and applications: reviews of emerging trends. Appl. Phys. Rev., 2015, vol. 2, no. 4, pp. 040501. DOI: 10.1063/1.4928590Bazzan M., Sada C. Optical waveguides in lithium niobate: Recent developments and applications // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2, N 4. P. 040603. DOI: 10.1063/1.4931601 Bazzan M., Sada C. Optical waveguides in lithium niobate: Recent developments and applications. Appl. Phys. Rev., 2015, vol. 2, no. 4, pp. 040603, DOI: 10.1063/1.4931601Boes A., Corcoran B., Chang L., Bowers J., Mitchell A. Status and potential of lithium niobate on insulator (LNOI) for photonic integrated circuits // Laser & Photonics Rev. 2018. V. 12, N 4. P. 1700256. DOI: 10.1002/lpor.201700256 Boes A., Corcoran B., Chang L., Bowers J., Mitchell A. Status and potential of lithium niobate on insulator (LNOI) for photonic integrated circuits. Laser & Photonics Reviews, 2018, vol. 12, no. 4, pp. 1700256. DOI: 10.1002/lpor.201700256Turutin A. V, Vidal J. V, Kubasov I. V, Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N., Kobeleva S. P., Kholkin A. L., Sobolev N. A. Low-frequency magnetic sensing by magnetoelectric metglas/bidomain LiNbO3 long bars // J. Phys. D: Appl. Phys. 2018. V. 51, N 21. P. 214001. DOI: 10.1088/1361-6463/aabda4 Turutin A. V, Vidal J. V, Kubasov I. V, Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N., Kobeleva S. P., Kholkin A. L., Sobolev N. A. Low-frequency magnetic sensing by magnetoelectric metglas/bidomain LiNbO3 long bars. J. Phys. D: Appl. Phys., 2018, vol. 51, no. 21, pp. 214001. DOI: 10.1088/1361-6463/aabda4Kubasov I. V., Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Temirov A. A., Ksenich S. V., Kiselev D. A., Bykov A. S., Parkhomenko Y. N. A Novel vibration sensor based on bidomain lithium niobate crystal // Acta Phys. Polonica A. 2018. V. 134, N 1. P. 106—108. DOI: 10.12693/APhysPolA.134.106 Kubasov I. V., Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Temirov A. A., Ksenich S. V., Kiselev D. A., Bykov A. S., Parkhomenko Y. N. A novel vibration sensor based on bidomain lithium niobate crystal. Acta Phys. Polonica A, 2018, vol. 134, no. 1, pp. 106—108. DOI: 10.12693/APhysPolA.134.106Zhukov R. N., Ksenich S. V., Kubasov I. V., Timushkin N. G., Temirov A. A., Kiselev D. A., Bykov A. S., Malinkovich M. D., Vygovskaya E. A., Toporova O. V. Studying local conductivity in LiNbO3 films via electrostatic force microscopy // Bull. Russian Academy of Sciences: Physics. 2014. V. 78, N 11. P. 1223—1226. DOI: 10.3103/S106287381411029X Zhukov R. N., Ksenich S. V., Kubasov I. V., Timushkin N. G., Temirov A. A., Kiselev D. A., Bykov A. S., Malinkovich M. D., Vygovskaya E. A., Toporova O. V. Studying local conductivity in LiNbO3 films via electrostatic force microscopy. Bull. Russian Academy of Sciences: Phys., 2014, vol. 78, no. 11, pp. 1223—1226. DOI: 10.3103/S106287381411029XKubasov I. V., Kislyuk A., Turutin A., Bykov A., Kiselev D., Temirov A., Zhukov R., Sobolev N., Malinkovich M., Parkhomenko Y. Low-frequency vibration sensor with a sub-nm sensitivity using a bidomain lithium niobate crystal // Sensors. 2019. V. 19, N 3. P. 614. DOI: 10.3390/s19030614 Kubasov I. V., Kislyuk A., Turutin A., Bykov A., Kiselev D., Temirov A., Zhukov R., Sobolev N., Malinkovich M., Parkhomenko Y. Low-frequency vibration sensor with a sub-nm sensitivity using a bidomain lithium niobate crystal. Sensors, 2019, vol. 19, no. 3, pp. 614. DOI: 10.3390/s19030614Parkhomenko Y. N., Sobolev N. A., Kislyuk A. M., Kholkin A. L., Malinkovich M. D., Turutin A. V., Kobeleva S. P., Vidal J. V., Pakhomov O. V., Kubasov I. V. Magnetoelectric metglas/bidomain y + 140°-cut lithium niobate composite for sensing fT magnetic fields // Appl. Phys. Lett. 2018. V. 112, N 26. P. 262906. DOI: 10.1063/1.5038014 Parkhomenko Y. N., Sobolev N. A., Kislyuk A. M., Kholkin A. L., Malinkovich M. D., Turutin A. V., Kobeleva S. P., Vidal J. V., Pakhomov O. V., Kubasov I. V. Magnetoelectric metglas/bidomain y + 140°-cut lithium niobate composite for sensing fT magnetic fields. Appl. Phys. Lett., 2018, vol. 112, no. 26, pp. 262906. DOI: 10.1063/1.5038014Vidal J. V., Turutin A. V., Kubasov I. V., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N., Kobeleva S. P., Kholkin A. L., Sobolev N. A. Equivalent magnetic noise in magnetoelectric laminates comprising bidomain LiNbO3 crystals // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 2017. V. 64, N 7. P. 1102—1119. DOI: 10.1109/TUFFC.2017.2694342 Vidal J. V., Turutin A. V., Kubasov I. V., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N., Kobeleva S. P., Kholkin A. L., Sobolev N. A. Equivalent magnetic noise in magnetoelectric laminates comprising bidomain LiNbO3 crystals. IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, 2017, vol. 64, no. 7, pp. 1102—1119. DOI: 10.1109/TUFFC.2017.2694342Kubasov I. V., Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Te­mi­rov A. A., Ksenich S. V., Kiselev D. A., Bykov A. S., Parkhomenko Y. N. Vibrational power harvester based on lithium niobate bidomain plate // Acta Phys. Polonica A. 2018. V. 134, N 1. P. 90—92. DOI: 10.12693/APhysPolA.134.90 Kubasov I. V., Kislyuk A. M., Malinkovich M. D., Temi­rov A. A., Ksenich S. V., Kiselev D. A., Bykov A. S., Parkho­menko Y. N. Vibrational Power Harvester Based on lithium niobate bidomain plate. Acta Phys. Polonica A, 2018, vol. 134, no. 1, pp. 90—92. DOI: 10.12693/APhysPolA.134.90Chen F., Kong L., Song W., Jiang C., Tian S., Yu F., Qin L., Wang C., Zhao X. The electromechanical features of LiNbO3 crystal for potential high temperature piezoelectric applications // J. Materiomics. 2019. V. 5, N 1. P. 73—80. DOI: 10.1016/j.jmat.2018.10.001 Chen F., Kong L., Song W., Jiang C., Tian S., Yu F., Qin L., Wang C., Zhao X. The electromechanical features of LiNbO3Esin A. A., Akhmatkhanov A. R., Shur V. Y. Tilt control of the charged domain walls in lithium niobate // Appl. Phys. Lett. 2019. V. 114, N 9. P. 092901. DOI: 10.1063/1.5079478crystal for potential high temperature piezoelectric applications. J. Materiomics, 2019, vol. 5, no. 1, pp. 73—80. DOI: 10.1016/j.jmat.2018.10.001Neradovskaia E. A., Neradovskiy M. M., Esin A. A., Chuvakova M. A., Baldil P., De Micheli M. P., Akhmatkhanov A. R., Forget N., Shur V. Y. Domain kinetics during polarization reversal in 36° Y-cut congruent lithium niobate // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. V. 443. P. 012024. DOI: 10.1088/1757-899X/443/1/012024 Esin A. A., Akhmatkhanov A. R., Shur V. Y. Tilt control of the charged domain walls in lithium niobate. Appl. Phys. Lett., 2019, vol. 114, no. 9, pp. 092901. DOI: 10.1063/1.5079478Campbell M. P., McConville J. P. V., McQuaid R. G. P., Prabhakaran D., Kumar A., Gregg J. M. Hall effect in charged conducting ferroelectric domain walls // Nature Communications. 2016. V. 7, N 1. P. 13764. DOI: 10.1038/ncomms13764 Neradovskaia E. A., Neradovskiy M. M., Esin A. A., Chuvakova M. A., Baldil P., De Micheli M. P., Akhmatkhanov A. R., Forget N., Shur V. Y. Domain kinetics during polarization reversal in 36° Y-cut congruent lithium niobate. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2018, vol. 443, pp. 012024. DOI: 10.1088/1757-899X/443/1/012024Kuroda A., Kurimura S., Uesu Y. Domain inversion in ferroelectric MgO : LiNbO3 by applying electric fields // Appl. Phys. Lett. 1996. V. 69, N 11. P. 1565—1567. DOI: 10.1063/1.117031 Campbell M. P., McConville J. P. V., McQuaid R. G. P., Prabhakaran D., Kumar A., Gregg J. M. Hall effect in charged conducting ferroelectric domain walls. Nature Communications, 2016, vol. 7, no. 1, pp. 13764. DOI: 10.1038/ncomms13764Wolba B., Seidel J., Cazorla C., Godau C., Haußmann A., Eng L. M. Resistor network modeling of conductive domain walls in lithium niobate // Advanced Electronic Materials. 2018. V. 4, N 1. P. 1700242. DOI: 10.1002/aelm.201700242 Kuroda A., Kurimura S., Uesu Y. Domain inversion in ferroelectric MgO:LiNbO3 by applying electric fields. Appl. Phys. Lett., 1996, vol. 69, no. 11, pp. 1565—1567. DOI: 10.1063/1.117031Gureev M. Y., Tagantsev A. K., Setter N. Head-to-head and tail-to-tail 180° domain walls in an isolated ferroelectric // Phys. Rev. B. 2011. V. 83, N 18. P. 184104. DOI: 10.1103/PhysRevB.83.184104 Wolba B., Seidel J., Cazorla C., Godau C., Haußmann A., Eng L. M. Resistor network modeling of conductive domain walls in lithium niobate. Advanced Electronic Materials, 2018, vol. 4, no. 1, pp. 1700242. DOI: 10.1002/aelm.201700242Strukov B. A., Levanyuk A. P. Ferroelectric phenomena in crystals. Berlin; Heidelberg: Springer, 1998. DOI: 10.1007/978-3-642-60293-1 Gureev M. Y., Tagantsev A. K., Setter N. Head-to-head and tail-to-tail 180° domain walls in an isolated ferroelectric. Phys. Rev. B, 2011, vol. 83, no. 18, pp. 184104. DOI: 10.1103/PhysRevB.83.184104Tasson M., Legal H., Peuzin J. C., Lissalde F. C. Mécanismes d′orientation de la polarisation spontanée dans le niobate de lithium au voisinage du point de Curie // Phys. Status Solidi (a). 1975. V. 31, N 2. P. 729—737. DOI: 10.1002/pssa.2210310246 Strukov B. A., Levanyuk A. P. Ferroelectric Phenomena in Crystals. Berlin; Heidelberg: Springer, 1998. DOI: 10.1007/978-3-642-60293-1Tasson M., Legal H., Gay J. C., Peuzin J. C., Lissalde F. C. Piezoelectric study of poling mechanism in lithium niobate crystals at temperature close to the curie point // Ferroelectrics. 1976. V. 13, N 1. P. 479—481. DOI: 10.1080/00150197608236646 Tasson M., Legal H., Peuzin J. C., Lissalde F. C. Mécanismes d′orientation de la polarisation spontanée dans le niobate de lithium au voisinage du point de Curie. Phys. Status Solidi (a), 1975, vol. 31, no. 2, pp. 729—737. DOI: 10.1002/pssa.2210310246Bykov A. S., Grigoryan S. G., Zhukov R. N., Kiselev D. A., Ksenich S. V., Kubasov I. V., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N. Formation of bidomain structure in lithium niobate plates by the stationary external heating method // Russian Microelectronics. 2014. V. 43, N 8. P. 536—542. DOI: 10.1134/S1063739714080034 Tasson M., Legal H., Gay J. C., Peuzin J. C., Lissalde F. C. Piezoelectric study of poling mechanism in lithium niobate crystals at temperature close to the curie point. Ferroelectrics, 1976, vol. 13, no. 1, pp. 479—481. DOI: 10.1080/00150197608236646Kubasov I. V., Kislyuk A. . M., Bykov A. S., Malinkovich M. D., Zhukov R. N., Kiselev D. A., Ksenich S. V., Temirov A. A., Timushkin N. G., Parkhomenko Y. N. Bidomain structures formed in lithium niobate and lithium tantalate single crystals by light annealing // Crystallography Reports. 2016. V. 61, N 2. P. 258—262. DOI: 10.1134/S1063774516020115 Bykov A. S., Grigoryan S. G., Zhukov R. N., Kiselev D. A., Ksenich S. V., Kubasov I. V., Malinkovich M. D., Parkhomenko Y. N. Formation of bidomain structure in lithium niobate plates by the stationary external heating method. Russian Microelectronics, 2014, vol. 43, no. 8, pp. 536—542. DOI: 10.1134/S1063739714080034Kubasov I. V., Timshina M. S., Kiselev D. A., Malinkovich M. D., Bykov A. S., Parkhomenko Y. N. Interdomain region in single-crystal lithium niobate bimorph actuators produced by light annealing // Crystallography Reports. 2015. V. 60, N 5. P. 700—705. DOI: 10.1134/S1063774515040136 Kubasov I. V., Kislyuk A. . M., Bykov A. S., Malinkovich M. D., Zhukov R. N., Kiselev D. A., Ksenich S. V., Temirov A. A., Timushkin N. G., Parkhomenko Y. N. Bidomain structures formed in lithium niobate and lithium tantalate single crystals by light annealing. Crystallography Reports, 2016, vol. 61, no. 2, pp. 258—262. DOI: 10.1134/S1063774516020115Ohnishi N. An etching study on a heat-induced layer at the positive-domain surface of LiNbO3 // Jpn. J. Appl. Phys. 1977. V. 16, N 6. P. 1069—1070. DOI: 10.1143/JJAP.16.1069 Kubasov I. V., Timshina M. S., Kiselev D. A., Malinkovich M. D., Bykov A. S., Parkhomenko Y. N. Interdomain region in single-crystal lithium niobate bimorph actuators produced by light annealing. Crystallography Reports, 2015, vol. 60, no. 5, pp. 700—705. DOI: 10.1134/S1063774515040136Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Partial domain inversion in LiNbO3 plates and its applications to piezoelectric devices // IEEE 1986 Ultrasonics Symposium. 1986. P. 719—722. DOI: 10.1109/ULTSYM.1986.198828 Ohnishi N. An etching study on a heat-induced layer at the positive-domain surface of LiNbO3. Jpn. J. Appl. Phys., 1977, vol. 16, no. 6, pp. 1069—1070. DOI: 10.1143/JJAP.16.1069Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Ferroelectric domain inversion caused in LiNbO3 plates by heat treatment // Appl. Phys. Lett. 1987. V. 50, N 20. P. 1413—1414. DOI: 10.1063/1.97838 Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Partial domain inversion in LiNbO3 plates and its applications to piezoelectric devices. IEEE 1986 Ultrasonics Symposium, 1986, pp. 719—722. DOI: 10.1109/ULTSYM.1986.198828Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Bending vibrator consisting of a LiNbO3 plate with a ferroelectric inversion layer // Jpn. J. Appl. Phys. 1987. V. 26, N S2. P. 198. DOI: 10.7567/JJAPS.26S2.198 Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Ferroelectric domain inversion caused in LiNbO3 plates by heat treatment. Appl. Phys. Lett., 1987, vol. 50, no. 20, pp. 1413—1414. DOI: 10.1063/1.97838Nakamura K., Shimizu H. Hysteresis-free piezoelectric actuators using LiNbO3 plates with a ferroelectric inversion layer // Ferroelectrics. 1989. V. 93, N 1. P. 211—216. DOI: 10.1080/00150198908017348 Nakamura K., Ando H., Shimizu H. Shimizu H. Bending vibrator consisting of a LiNbO3 plate with a ferroelectric inversion layer. Jpn. J. Appl. Phys., 1987, vol. 26, no. S2, pp. 198. DOI: 10.7567/JJAPS.26S2.198Nakamura K., Nakamura T., Yamada K. Torsional actuators using LiNbO3 plates with an inversion layer // Jpn. J. Appl. Phys. 1993. V. 32, Pt 1. N 5B. P. 2415—2417. DOI: 10.1143/JJAP.32.2415 Nakamura K., Shimizu H. Hysteresis-free piezoelectric actuators using LiNbO3 plates with a ferroelectric inversion layer. Ferroelectrics, 1989, vol. 93, no. 1, pp. 211—216. DOI: 10.1080/00150198908017348Rosenman G., Kugel V. D., Shur D. Diffusion-induced domain inversion in ferroelectrics // Ferroelectrics. 1995. V. 172, N 1. P. 7—18. DOI: 10.1080/00150199508018452 Nakamura K., Nakamura T., Yamada K. Torsional actuators using LiNbO3 plates with an inversion layer. Jpn. J. Appl. Phys., 1993, vol. 32, pt 1, no. 5B, pp. 2415—2417. DOI: 10.1143/JJAP.32.2415Ievlev A. V., Alikin D. O., Morozovska A. N., Varenyk O. V., Eliseev E. A., Kholkin A. L., Shur V. Y., Kalinin S. V. Symmetry breaking and electrical frustration during tip-induced polarization switching in the nonpolar cut of lithium niobate single crystals // ACS Nano. 2015. V. 9, N 1. P. 769—777. DOI: 10.1021/nn506268g Rosenman G., Kugel V. D., Shur D. Diffusion-induced domain inversion in ferroelectrics. Ferroelectrics, 1995, vol. 172, no. 1, pp. 7—18. DOI: 10.1080/00150199508018452Alikin D. O., Ievlev A. V., Turygin A. P., Lobov A. I., Kalinin S. V., Shur V. Y. Tip-induced domain growth on the non-polar cuts of lithium niobate single-crystals // Appl. Phys. Lett. 2015. V. 106, N 18. P. 182902. DOI: 10.1063/1.4919872 Ievlev A. V., Alikin D. O., Morozovska A. N., Varenyk O. V., Eliseev E. A., Kholkin A. L., Shur V. Y., Kalinin S. V. Symmetry breaking and electrical frustration during tip-induced polarization switching in the nonpolar cut of lithium niobate single crystal. ACS Nano, 2015, vol. 9, no. 1, pp. 769—777. DOI: 10.1021/nn506268gMorozovska A. N., Ievlev A. V., Obukhovskii V. V., Fomichov Y., Varenyk O. V., Shur V. Y., Kalinin S. V., Eliseev E. A. Self-consistent theory of nanodomain formation on nonpolar surfaces of ferroelectrics // Phys. Rev. B. 2016. V. 93, N 16. P. 165439. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.165439 Alikin D. O., Ievlev A. V., Turygin A. P., Lobov A. I., Kalinin S. V., Shur V. Y. Tip-induced domain growth on the non-polar cuts of lithium niobate single-crystals. Appl. Phys. Lett., 2015, vol. 106, no. 18, pp. 182902. DOI: 10.1063/1.4919872Starkov A. S., Starkov I. A. Dependence of the ferroelectric domain shape on the electric field of the microscope tip // J. Appl. Phys. 2015. V. 118, N 7. P. 072010. DOI: 10.1063/1.4927800 Morozovska A. N., Ievlev A. V., Obukhovskii V. V., Fomichov Y., Varenyk O. V., Shur V. Y., Kalinin S. V., Eliseev E. A. Self-consistent theory of nanodomain formation on nonpolar surfaces of ferroelectrics. Phys. Rev. B, 2016, vol. 93, no. 16, pp. 165439. DOI: 10.1103/PhysRevB.93.165439Morozovska A. N., Eliseev E. A., Kalinin S. V. Domain nucleation and hysteresis loop shape in piezoresponse force spectroscopy // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89, N 19. P. 192901. DOI: 10.1063/1.2378526 Starkov A. S., Starkov I. A. Dependence of the ferroelectric domain shape on the electric field of the microscope tip. J. Appl. Phys., 2015, vol. 118, no. 7, pp. 072010. DOI: 10.1063/1.4927800Turygin A., Alikin D., Alikin Y., Shur V. The formation of self-organized domain structures at non-polar cuts of lithium niobate as a result of local switching by an SPM tip // Materials. 2017. V. 10, N 10. P. 1143. DOI: 10.3390/ma10101143 Morozovska A. N., Eliseev E. A., Kalinin S. V. Domain nucleation and hysteresis loop shape in piezoresponse force spectroscopy. Appl. Phys. Lett., 2006, vol. 89, no. 19, pp. 192901. DOI: 10.1063/1.2378526Strelcov E., Ievlev A. V., Jesse S., Kravchenko I. I., Shur V. Y., Kalinin S. V. Direct probing of charge injection and polarization-controlled ionic mobility on ferroelectric LiNbO3 surfaces // Advanced Materials. 2014. V. 26, N 6. P. 958—963. DOI: 10.1002/adma.201304002 Turygin A., Alikin D., Alikin Y., Shur V. The formation of self-organized domain structures at non-polar cuts of lithium niobate as a result of local switching by an SPM tip. Materials, 2017, vol. 10, no. 10, pp. 1143. DOI: 10.3390/ma10101143Bordui P. F., Jundt D. H., Standifer E. M., Norwood R. G., Sawin R. L., Galipeau J. D. Chemically reduced lithium niobate single crystals: Processing, properties and improved surface acoustic wave device fabrication and performance // J. Appl. Phys. 1999. V. 85, N 7. P. 3766—3769. DOI: 10.1063/1.369775 Strelcov E., Ievlev A. V., Jesse S., Kravchenko I. I., Shur V. Y., Kalinin S. V. Direct probing of charge injection and polarization-controlled ionic mobility on ferroelectric LiNbO3 surfaces. Advanced Materials, 2014, vol. 26, no. 6, pp. 958—963. DOI: 10.1002/adma.201304002Dhar A., Singh N., Singh R. R. K., Singh R. R. K. Low temperature dc electrical conduction in reduced lithium niobate single crystals // J. Phys. Chem. Solids. 2013. V. 74, N 1. P. 146—151. DOI: 10.1016/j.jpcs.2012.08.011 Bordui P. F., Jundt D. H., Standifer E. M., Norwood R. G., Sawin R. L., Galipeau J. D. Chemically reduced lithium niobate single crystals: Processing, properties and improved surface acoustic wave device fabrication and performance. J. Appl. Phys., 1999, vol. 85, no. 7, pp. 3766—3769. DOI: 10.1063/1.369775Pawlik A.-S., Kämpfe T., Haußmann A., Woike T., Treske U., Knupfer M., Büchner B., Soergel E., Streubel R., Koitzsch A., Eng L. M. Polarization driven conductance variations at charged ferroelectric domain walls // Nanoscale. 2017. V. 9, N 30. P. 10933—10939. DOI: 10.1039/C7NR00217C Dhar A., Singh N., Singh R. R. K., Singh R. R. K. Low temperature dc electrical conduction in reduced lithium niobate single crystals. J. Phys. Chem. Solids, 2013, vol. 74, no. 1, pp. 146—151. DOI: 10.1016/j.jpcs.2012.08.011Ievlev A. V., Morozovska A. N., Shur V. Y., Kalinin S. V. Ferroelectric switching by the grounded scanning probe microscopy tip // Phys. Rev. B. 2015. V. 91, N 21. P. 214109. DOI: 10.1103/PhysRevB.91.214109 Pawlik A.-S., Kämpfe T., Haußmann A., Woike T., Treske U., Knupfer M., Büchner B., Soergel E., Streubel R., Koitzsch A., Eng L. M. Polarization driven conductance variations at charged ferroelectric domain walls. Nanoscale, 2017, vol. 9, no. 30, pp. 10933—10939. DOI: 10.1039/C7NR00217CTurygin A. P., Alikin D. O., Kosobokov M. S., Ievlev A. V., Shur V. Y. Self-organized formation of quasi-regular ferroelectric nanodomain structure on the nonpolar cuts by grounded SPM tip // ACS Applied Materials & Interfaces. 2018. V. 10, N 42. P. 36211—36217. DOI: 10.1021/acsami.8b10220 Ievlev A. V., Morozovska A. N., Shur V. Y., Kalinin S. V. Ferroelectric switching by the grounded scanning probe microscopy tip. Phys. Rev. B, 2015, vol. 91, no. 21, pp. 214109. DOI: 10.1103/PhysRevB.91.214109Jösch W., Munser R., Ruppel W., Würfel P. The photovoltaic effect and the charge transport in LiNbO3 // Ferroelectrics. 1978. V. 21, N 1. P. 623—625. DOI: 10.1080/00150197808237347 Turygin A. P., Alikin D. O., Kosobokov M. S., Ievlev A. V., Shur V. Y. Self-organized formation of quasi-regular ferroelectric nanodomain structure on the nonpolar cuts by grounded SPM tip. ACS Applied Materials & Interfaces, 2018, vol. 10, no. 42, pp. 36211—36217. DOI: 10.1021/acsami.8b10220Werner C. S., Herr S. J., Buse K., Sturman B., Soergel E., Razzaghi C., Breunig I. Large and accessible conductivity of charged domain walls in lithium niobate // Scientific Reports. 2017. V. 7, N 1. P. 9862. DOI: 10.1038/s41598-017-09703-2 Jösch W., Munser R., Ruppel W., Würfel P. The photovoltaic effect and the charge transport in LiNbO3. Ferroelectrics, 1978, vol. 21, no. 1, pp. 623—625. DOI: 10.1080/00150197808237347Volk T., Wöhlecke M. Lithium Niobate. Berlin; Heidelberg: Springer, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-70766-0 Werner C. S., Herr S. J., Buse K., Sturman B., Soergel E., Razzaghi C., Breunig I. Large and accessible conductivity of charged domain walls in lithium niobate. Scientific Reports, 2017, vol. 7, no. 1, pp. 9862. DOI: 10.1038/s41598-017-09703-2Chien C. L., Westgate C. R. (Eds.) The Hall effect and its applications. Boston (MA) Springe, 1980. DOI: 10.1007/978-1-4757-1367-1 Volk T., Wöhlecke M. Lithium Niobate, Berlin; Heidelberg: Springer, 2008. DOI: 10.1007/978-3-540-70766-0Dhar A., Mansingh A. On the correlation between optical and electrical properties in reduced lithium niobate crystals // J. Phys. D: Appl. Phys. 1991. V. 24, N 9. P. 1644—1648. DOI: 10.1088/0022-3727/24/9/019 Chien C. L., Westgate C. R.Eds. The Hall Effect and Its Applications. Boston (MA): Springer, 1980. DOI: 10.1007/978-1-4757-1367-1Imlau M., Badorreck H., Merschjann C. Optical nonlinearities of small polarons in lithium niobate // Appl. Phys. Rev. 2015. V. 2, N 4. P. 040606. DOI: 10.1063/1.4931396 Dhar A., Mansingh A. On the correlation between optical and electrical properties in reduced lithium niobate crystals. J. Phys. D: Appl. Phys., 1991, vol. 24, no. 9, pp. 1644—1648. DOI: 10.1088/0022-3727/24/9/019Yatsenko A. V., Yevdokimov S. V., Pritulenko A. S., Sugak D. Y., Solskii I. M. Electrical properties of LiNbO3 crystals reduced in a hydrogen atmosphere // Phys. Solid State. 2012. V. 54, N 11. P. 2231—2235. DOI: 10.1134/S1063783412110339 Imlau M., Badorreck H., Merschjann C. Optical nonlinearities of small polarons in lithium niobate. Appl. Phys. Rev., 2015, vol. 2, no. 4, pp. 040606. DOI: 10.1063/1.4931396Saito A., Matsumoto H., Ohnisi S., Akai-Kasaya M., Kuwahara Y., Aono M. Structure of atomically smoothed LiNbO3 (0001) surface // Jpn. J. Appl. Phys. 2004. V. 43, N 4B. P. 2057—2060. DOI: 10.1143/JJAP.43.2057 Yatsenko A. V., Yevdokimov S. V., Pritulenko A. S., Sugak D. Y., Solskii I. M. Electrical properties of LiNbO3 crystals reduced in a hydrogen atmosphere. Phys. Solid State, 2012, vol. 54, no. 11, pp. 2231—2235. DOI: 10.1134/S1063783412110339Sanna S., Schmidt W. G. LiNbO3 surfaces from a microscopic perspective // J. Physics: Condensed Matter. 2017. V. 29, N 41. P. 413001. DOI: 10.1088/1361-648X/aa818d Saito A., Matsumoto H., Ohnisi S., Akai-Kasaya M., Kuwahara Y., Aono M. Structure of atomically smoothed LiNbO3 (0001) surface. Jpn. J. Appl. Phys., 2004, vol. 43, no. 4B, pp. 2057—2060. DOI: 10.1143/JJAP.43.2057 Sanna S., Schmidt W. G. LiNbO 3 surfaces from a microscopic perspective. J. Phys.: Condensed Matter, 2017, vol. 29, no. 41, pp. 413001. DOI: 10.1088/1361-648X/aa818d Sanna S., Schmidt W. G. LiNbO 3 surfaces from a microscopic perspective. J. Phys.: Condensed Matter, 2017, vol. 29, no. 41, pp. 413001. DOI: 10.1088/1361-648X/aa818d

The authors declare that there are no conflicts of interest present.