Доменная структура и процессы усталости тонких сегнетоэлектрических пленок

• Автор: Пахомов, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПРОЦЕССЫ ПЕРЕПОЛЯРИЗАЦИИ И УСТАЛОСТИ В ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКАХ
1.1. Переключение поляризации сегнетоэлектриков
1.2. Характер сегнетоэлектричества в током слое
1.3. Кинетика переполяризации сегнетоэлектрических тонких пленок.
1.4. Процессы усталости топких сегнетоэлектрических пленок
ГЛАВА 2. СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
2.1. Расчет динамического отклика 180- градусной периодической доменной структуры в тонкой сегнетоэлектрической пленке
2.2. Заряженные доменные стенки
ГЛАВА 3. КИНЕТИЕТИКА ПЕРЕПОЛЯРИЗАЦИИ ТОНКИХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
3.1. Боковое движение доменных границ в сегнетоэлектриках с учетом потетцюлъного рельефа кристаллической решетки
3.2. Импульсная переполяризация тонких сегнетоэлектрических пленок РЪТЮз и РЪ(2г05Т1о.5)Оз
ГЛАВА 4. ПРОЦЕССЫ УСТАЛОСТИ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ РЬТЮ3 и РЬ^Го/ПоДОз
4.1. Исследование процессов усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках РЪТЮз11РЬ(Хг0 5Ті0 5)Оз
4.2. Влияние внешних и внутренних факторов на процессы усталости в пленках РЬТЮз11 РЬХгТЮз
4.3. Дислокационная модель усталости

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.
Актуальность темы. Появление технологий получения тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов высокого качества с воспроизводимыми свойствами обусловило активное развитие нового поколения устройств микро- и напоэлектроники на базе сегнетоэлектрических пленок. Особое внимание в данной области уделяется разработкам в сфере создания энергонезависимой сегнетоэлектрической памяти РеИАМ, где единицами бинарных данных служат домены с антипараллельной поляризацией, а малые толщины пленок позволяют управлять поляризацией малыми напряжениями.
Одними из наиболее перспективных материалов для создания устройств энергонезависимой памяти на данный момент являются сегнетоэлектрики цирконат - титанат свинца РЬ2гхТц.хОз и титанат свинца РЬТЮз, характеризуемые высокими значениями остаточной поляризации при малых значениях переключающих полей, что обеспечивает простоту операции чтения и записи информации при минимальном энергопотреблении.
Для успешной реализации и использования сегнетоэлектрических ячеек памяти необходимо детальное изучение особенностей формирования и процессов переключения поляризации тонких сегнетоэлектрических пленок, лежащих в основе работы данных устройств. Другой до конца нерешенной проблемой являются процессы усталости тонких сегнетоэлектрических пленок, ограничивающих количество циклов перезаписи информации. Несмотря на значительное количество моделей, описывающих различные особенности данного явления, до сих пор не существует устоявшихся представлений о природе указанных процессов, что делает задачи управляемого контроля динамикой доменной структуры и процессов усталости сегнетоэлектриков чрезвычайно актуальными.

Последние три уравнения могут быть записаны в упрощенной форме при условии с1/Ь « 1.
Описанный выше подход позволяет по иному взглянуть на различные особенности явления усталости поляризации, а именно: зависимость усталости от числа циклов переключения, частоты, амплитуды прикладываемого поля, и униполярный и биполярный режимы воздействия. В отличие от простой объемной модели инжекции, рассмотрение приэлектродной инжекции может объяснить чувствительность усталости поляризации к числу циклов переключения и её независимость от длительности импульса и частоты.
Для рассмотрения полевой зависимости явления усталости две модели приэлектродной инжекции, то есть, инжекция через пассивный слой и инжекция, вызванная образованием зародыша, не идентичны. Для модели инжекции, связанной с пассивным слоем, существует некоторое минимальное значение приложенного поля, ниже которого амплитуда
поляризации не достаточна для возникновения приэлекродной инжекции. С ТОЧКИ зрения модели, обсужденной в предыдущем разделе, Е,„щ может быть найдено из уравнения:
Рт(Е,тп) = £■(/£(/,, (1.25)
где Рт(Е) - максимум поляризации петли гистерезиса, как функция амплитуды переключающего поля. Сильная зависимость устойчивости усталости ожидается в случае, где Етт больше коэрцитивного поля пленок Ес и амплитуда переключающего поля Ет близка к Етш.
В этом случае, увеличение Ет свыше Етт должно привести к существенному ускорению явления усталости, связанного с активацией инжекционного механизма усталости. С другой стороны, если ЕтШ меньше, чем Ес, или если Ет существенно больше зависимость усталости от
величины приложенного поля должна быть менее явной. Этот эффект возникает из зависимости инжектированного заряда и тока от максимальной поляризации и от времени переключения.