Структурные и химические особенности и электронные свойства ультратонких слоев BaTiO3, полученных методом импульсного лазерного осаждения

• Автор: Миннекаев, Марат Нургаязович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Оглавление

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Применение сегнетоэлектриков в устройствах памяти

1.2. Сегнетоэлектричество в сверхтонких пленках

1.3. Влияние экранирования и граничных эффектов

1.4. Магнитоэлектрические эффекты в структурах

сегнетоэлектрик/ферромагнетик

Глава 2. Экспериментальные методы выращивания и исследования тонкопленочных сегнетоэлектриков
2.1. Импульсное лазерное осаждение
2.2. Микроскопия пьезоотклика
2.3. Резерфордовское обратное рассеяние
2.4. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
2.5. Мессбауэровская спектроскопия
2.6. Спектроскопия характеристических потерь энергии электронами
Глава 3. Создание структур на основе ВаТЮз методом импульсного лазерного осаждения
3.1. Выращивание и исследование структур ВаТЮз/Ге
3.1.1. Процедура роста и структурные свойства систем ВаТЮз/Ге..
3.1.2. Сегнетоэлектрические свойства пленок ВаТЮ3 на подслое Бе
3.1.3. Свойства границы раздела ВаТЮз/Ге
3.1.4. Электронная структура границы раздела ВаТЮз/Ге
3.2. Выращивание и исследование структур ВаТЮзЛЧ
3.2.1. Процедура роста и структурные свойства систем ВаТЮз/ТЧ
3.2.2. Сегнетоэлектрические свойства пленок ВаТЮз на подслое Р

3.2.3. Электронная структура границы раздела ВаТЮзЛЧ
3.2.4. Влияние вакансий кислорода в слое ВаТЮз на взаимное расположение зон в структуре Р1/ВаТЮз
Глава 4. Исследование электронных и транспортных свойств тонкопленочных структур на основе ВаТЮз
4.1. Измерение ширины запрещенной зоны тонкопленочного ВаТЮз
4.2. Реализация прототипа ячейки памяти на основе сегнетоэлектрического туннельного перехода Сг/ВаТЮз/ТЧ
4.2.1. Исследование транспортных свойств
4.2.2. Восстановление профиля потенциального барьера Сг/ВаТЮз/РГ Корелляция электронной структуры с транспортными свойствами
Заключение
Список литературы

Список сокращений
АСМ - атомно-силовая микроскопия
ВАХ - вольт-амперная характеристика
ВЭРФЭС - высокоэнергетичная рентгеновская фотоэлектронная
спектроскопия ИЛО - импульсное лазерное осаждение
КАИ - Колмогорова-Аврами-Ишибаши теория
КМОП - комплементарный металлоксидный полупроводник
мзк - метод зонда Кельвина
МИМ - металл/изолятор/металл
МПО - микроскопия пьезоотклика
МСКЭ - мессбауэровская спектроскопия конверсионных
электронов
ОСФМ - оптическая спектрофотометрия
ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия
РОР - резерфордовское обратное рассеяние
РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергии
электронами СЭ - сегнетоэлектрический
СЭМ - сканирующая электронная микроскопия
СЭТП - сегнетоэлектрический туннельный переход
ТЭС - туннельное электросопротивление
ФМ - ферромагнетик

На Рис. 17 показаны возможные взаимодействия направленного потока частиц вещества с поверхностью твердого тела в зависимости от энергии частиц. ИЛО обеспечивает поток частиц в диапазоне 0 - 102 эВ, что покрывает диапазоны энергий процессов послойного роста пленки и эпитаксиального роста, что позволяет получать тонкопленочные образцы высокого качества (эпитаксиальные пленки при соответствии параметров решеток осаждаемого материала и подложки, высокая адгезия без повреждения поверхности подложки и перемешивания слоев).
□ Оптимальный диапазон энергий для формирования тонких пленок
ли '
ICBD, I »ECVD | і
□ kiBE,ivb ^такзєяг—
1 S | :
ш : штш ж
[] ALE,CVD,LA і •і CVD, MO I IBD ; CVD, МВЕ,ТЕ
0.1 1 10 100 1 000 10000 100
Разброс энергий осаждаемых частиц (эВ)
Рис. 18. Приблизительные значения энергии осаждаемых частиц для различных методов роста тонких пленок. ICBD (Ionized Cluster Beam Deposition) -осаждение ионизированных кластеров, PECVD (Plasma-Enhanced Chemical vapor deposition) - плазменно-стимулированное химическое осаждение из паровой фазы, МВЕ (Molecular beam epitaxy) - молекулярно-лучевая эпитаксия, IVD (Ion Vapor Deposition) - осаждение ионов из паровой фазы, S (sputtering) -распыление, IBD (ion beam deposition) - ионно-лучевое осаждение, ALE (Atomic Layer Deposition) — атомно-слоевое осаждение, CVD (Chemical Vapor Deposition) — химическое осаждение из паровой фазы. Сплошной линией показаны типичные значения, пунктирной - режимы, где возможно управляемое изменение энергии частиц [66]