Особенности кристаллической и доменной структур и моделирование границы раздела эпитаксиальной системы BST/MgO

• Автор: Кускова, Александра Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава I. Обзор литературы

1.1. Сегнетоэлектрики как класс материалов. Общие понятия

1.1.1. Структура и свойства

1.1.2. Применение сегнетоэл ектриков

1.2. Методы получения тонких пленок

1.3. Механизмы эпитаксиального роста

1.4. Структурные особенности тонких пленок и их влияние на свойства

1.5. Методы исследования тонких пленок

1.5.1. Рентгеноструктурный анализ
1.5.2. Современные методы прямого наблюдения структуры наноматериалов с атомным разрешением
1.5.3. Моделирование электронно-микроскопических изображений
1.5.4. Теоретические методы исследования
Глава II. Получение образцов и методы исследования
2.1. Материалы
2.2. Методы исследования и оборудование
2.2.1. Атомно-силовая микроскопия
2.2.2. Электронная микроскопия
Глава III. Результаты экспериментов и их обсуждение
3.1. Электронно-микроскопические исследования
3.1.1. Начальные стадии роста - ультратонкие пленки
3.1.2. Дислокационная структура
3.1.3. Исследование границы раздела на атомарном уровне

3.2. Влияние толщины на доменную структуру пленок В8Т(80/20)
Выводы
Список используемых сокращений
Список литературы

Введение
Сегнетоэлектрические свойства, характерные для объемных материалов, сохраняются в тонких пленках того же состава. Это делает их перспективными кандидатами на применение в электронно-управляемых устройствах сверхвысокочастотного (СВЧ) диапазона, оптических сверхбыстрых аналоговых модуляторах и конденсаторах динамической памяти с произвольной выборкой (DRAM). В связи с этим, в последние 30 лет свойства тонких пленок активно исследовались различными научными коллективами, и к настоящему времени был опубликован ряд обзоров, охватывающих различные аспекты возможности применения сегнетоэлектрических пленок. Согласно полученным теоретическим и экспериментальным данным, свойства тонких пленок сильно отличаются от свойств объемных материалов и толстых пленок. Например диэлектрическая постоянная тонких пленок титаната бария-стронция (BST), в отличие от объемного материала, остается достаточно высокой и неизменной в широком диапазоне температур, что дает возможность их применения в качестве диэлектриков для компонентов функциональной СВЧ-микроэлектроники [1]. В то же время происходит изменение фазовой диаграммы тонкопленочных сегнетоэлектриков, приводящее к аномальным зависимостям физических параметров (диэлектрической проницаемости, постоянных решетки и т.д.) от толщины пленок по сравнению с их объемными аналогами [2, 3, 4]. Все эти изменения связывают с наличием механических напряжений на границе пленка-подложка, возникающих из-за несоответствия периодов решеток, присутствием дефектов типа дислокаций, вакансий и границ блоков с различной ориентировкой, влиянием условий роста пленки и т.д. В связи с этим, наряду с исследованием свойств, для дальнейшего широкого использования сегнетоэлектрических тонких пленок, необходимы структурные исследования, позволяющие понять процессы, происходящие в пленках и приводящие к структурным изменениям с ростом их толщины. Такие знания в дальнейшем позволят оптимизировать процессы

предполагают, что свойственные сегнетоэлектрикам размерные эффекты не накладывают никакого толщинного предела на практические устройства.
Все исследователи сходятся во мнении, что важной особенностью тонких сегнетоэлектрических пленок является их высокая чувствительность к влиянию упругих напряжений. От них зависит формирование дислокационной и сегнетоэлектрической доменной структуры, которые, в свою очередь, оказывают существенное влияние на свойства тонких пленок. Для понимания влияния внутренних механических напряжений на структуру и свойства тонкопленочных сегнетоэлектриков необходимы детальные структурные исследования.
1.5. Методы исследования тонких пленок
Исследование тонких пленок требует комплексного подхода, так как каждый метод в отдельности дает ответы только на часть вопросов о структуре исследуемых объектов. Только совокупность экспериментальных и теоретических методов позволяет извлечь максимум информации из экспериментальных данных и получить наиболее полную картину связи структуры и свойств исследуемых объектов.
1.5.1. Рентгепоструктурный анализ
Рентгеноструктурный анализ - это метод исследования строения тел, использующий явление дифракции рентгеновских лучей, рассеянных электронами атомов исследуемого вещества. Получаемая дифракционная картина зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и строения объекта. Для исследования атомной структуры необходимо излучение с длиной волны порядка размера атома, т.е. ~1А. Поэтому для исследований кристаллов необходимо рентгеновское излучение с энергией квантов 10-50 кэВ [86].
Рентгеноструктурный и рентгенофазовый анализ является основным методом определения структуры кристаллов. Эти методы позволяют исследовать