Особенности кристаллизации и сегнетоэлектрических свойств тонких поликристаллических пленок цирконата-титаната свинца, полученных двухстадийным методом

• Автор: Сенкевич, Станислав Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 166 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1 Особенности кристаллизации свинецсодержащих тонких сегнетоэлектрических пленок со структурой перовскита

1.1 Структура перовскита

1.2 Фазовая диаграмма твердых растворов цирконата-титаната свинца

1.3 Выбор материала подложки и нижнего электрода. Их ориентирующее действие

1.4 Особенности роста тонких пленок цирконата-титаната свинца, полученных различными методами

1.5 Естественная униполярность в сегнетоэлектрических тонких пленках

1.6 Ростовая текстура тонких пленок ЦТС и структурная

неоднородность

Глава 2 Формирование тонкопленочных сегнетоэлектрических конденсаторов и методы исследования структуры и сегнетоэлектрических свойств тонких пленок цирконата-титаната свинца
2.1 Изготовление тонкопленочных конденсаторов П/ЦТСДЧ
2.1.1 Получение тонких пленок цирконата-титаната свинца
2.1.2 Изготовление тонкопленочных ЦТС конденсаторных структур. Выбор состава пленок
2.2 Структурные исследования тонких пленок цирконата-титаната свинца
2.2.1 Методика исследования морфологии поверхности тонких пленок
2.2.2 Методика исследования тонких сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца на растровом электронном микроскопе

2.2.3 Рентгенодифракционный анализ
2.2.4 Оптический (визуальный) метод исследования
2.3 Электрофизические методы исследования тонких пленок
2.3.1 Измерение петель диэлектрического гистерезиса
2.3.2 Измерение вольт-фарадных характеристик и частотных зависимостей диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь
Г лава 3 Результаты структурных исследований тонких

поликристаллических пленок цирконата-титаната свинца

’ 3.1 Морфология поверхности нижнего платинового электрода и
тонких пленок ЦТС
3.2 Особенности кристаллизации перовскитовой фазы тонких пленок ЦТС. Результаты исследования структуры пленок методами атомно-силовой микроскопии, растровой электронной микроскопии

и оптическим методом
3.3 Рентгенодифракционный анализ кристаллической структуры тонких пленок
3.4 Электронно-зондовый рентгеновский микроанализ тонких
пленок
3.4.1 Изменение интегрального состава тонких пленок цирконата-титаната свинца с ростом температуры отжига
3.4.2 Анализ характеристических рентгеновских спектров при изменении угла падения электронного луча к поверхности образцов
3.4.3 Обоснование изменения интенсивности рентгеновского характеристического излучения с изменением угла падения электронов на мишень
3.5 Обсуждение полученных результатов
Глава 4 Диэлектрические свойства тонких пленок цирконата-титаната свинца

4.1 Исследование диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь
4.2 Изучение петель диэлектрического гистерезиса и вольт-емкостных зависимостей
4.3 Обсуждение полученных результатов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

локализации носителей зарядов на верхнем и нижнем интерфейсах тонкопленочного сегнетоэлектрического конденсатора;
- степень униполярности определяется величиной поляризующего ПОЛЯ на нижней границе раздела металл-сегнетоэлектрик и величиной сил сжатия (растяжения), которые действуют на сегнетоэлектрическую пленку со стороны подложки и зависят от соотношения их температурных коэффициентов линейного расширения, а также ростовой ориентацией сегнетоэлектрической пленки.
В [99,100] отмечалось, что униполярное состояние в тонких пленках ЦТС являлось причиной- пространственной диэлектрической неоднородности. Такая неоднородность, с одной стороны, была связана со структурным несовершенством пленок, при котором по толщине пленки располагалось от одного до нескольких кристаллитов, с другой стороны, с различным воздействием на такие кристаллиты поля- объемного заряда, расположенного на нижнем интерфейсе. Было показано, что диэлектрическая неоднородность составляла в таких пленках величину ~ 20%.
1.6 Ростовая текстура тонких пленок ЦТС и структурная неоднородность
Физические свойства тонких сегнетоэлектрических пленок (как И' их объемные аналоги — кристаллы) непосредственно связаны с ростовой (кристаллической) ориентацией сформированных пленок. С изменением текстуры роста кардинально меняются такие параметры, как диэлектрическая проницаемость и спонтанная (или отстаточная) поляризация, коэрцитивное поле (Ес) и другие характеристики пленки (рис. 1.11) [101]. Относительно нетрудно предсказать ориентацию и диэлектрические параметры эпитаксиальной сегнетоэлектрической пленки, если известен срез монокристаллической подложки, на которой выращена пленка. Однако при использовании платинированной кремниевой подложки Бі/БіОг/Рі формирование той или иной текстуры пленки и ее диэлектрических