Униполярность тонких поликристаллических пленок цирконата-титаната свинца

• Автор: Каптелов, Евгений Юрьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 124 с. : ил.

Перечень условных обозначений и сокращений

1. Свойства униполярных кристаллов и тонких пленок

1.1. Униполярность в сегнетоэлектрических іфисталлах

1.2. Самопроизвольная поляризация в тонких сегнетоэлектрических пленках

1.3. Выводы. Постановка задач работы

2. Методы получения и исследования тонких сегнетоэлектрических пленок ЦТС

2.1. Технология получения тонких пленок ЦТС

2.2. Технологическая и физико-химическая совместимость тонких слоев и подложки

2.3. Выбор составов мишеней для формирования тонких сегнетоэлектрических пленок ЦТС

2.4. Методы исследований тонких сегнетоэлектрических пленок

2.4.1. Структурные методы исследований

2.4.2. Электрофизические методы исследований
3. Исследование структуры и электрофизических свойств тонких пленок ЦТС
3.1. Структурная характеризация тонких пленок
3.2 Электрофизическая характеризация тонких пленок ЦТС
3.3. Электрическая модель образования естественной униполярности
в сегнетоэлектрической пленке
4. Электромеханическая природа самопроизвольной поляризации * в тонких сегнетоэлектрических пленках ЦТС

4.1. Вклад механических напряжений в униполярность тонких
пленок ЦТС
4.2. Сравнительный анализ расчетных и экспериментальных концентрационных зависимостей униполярности
4.3. Обсуждение полученных результатов
Заключение
Литература

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
ЦТС - цирконат - титанат свинца, Pb(Zr,Ti)03 ТСЛ - титанат свинца - лантана, (РЬ,Ьа)ТЮз
ЦТСЛ - цирконат - титанат свинца, допированный лантаном, (Pb,La)(Zr,Ti)03
ТГС-триглицинсульфат
МФГ - морфотропная фазовая граница
ТСД - термостимулированная деполяризация
аi - температурный коэффициент линейного расширения
е - диэлектрическая проницаемость
d - толщина пленки
Ру - пирохлор
Ре - перовскит
Рг - остаточная поляризация
Ес - коэрцитивное поле
Eint - внутреннее поле
S - площадь контактной площадки
Тс - температура Кюри
Ps - спонтанная поляризация
id - ток деполяризации
Tsub - температура подложки
у - пироэлектрический коэффициент
t- время
PSp - униполярность (selfpolarization)
характеризовались сильной (111) текстурой, определяемой <111> ростовой ориентацией П подслоя.
Результаты оптических наблюдений поверхности пленок ЦТС в отраженном свете показали, что в пленках субмикронных толщин можно локально и с высокой точностью определять присутствие пирохлорной фазы, либо, наоборот, концентрацию зародышей перовскитовой фазы. Возможность точного определения связана с тем, что в результате интерференции падающего на сегнетоэлектрическую пленку белого света области перовскитовой и пирохлорной фаз окрашиваются в цвета, соответствующие толщине пленки и коэффициенту преломления фазы, и поэтому легко различаются (рис.2.4).
С использованием оптического микроскопа МИИ-4 были определены коэффициенты преломления пирохлорной и перовскитовой фаз в пленках ЦТС. Из условия гасящей интерференции [119] следует
2«/ = [(2*-1)/2]Я/и (3.1)
где (1 - толщина пленки, к - порядок интерференции, п - коэффициент преломления, X - длина волны падающего света. Для одинаково интерферирующих пленок получаем:
^,«1 =<Л2пг (3.2).
Зная соответствие толщин и интерференционных цветов, например пленок двуокиси кремния [119] (идо2 = 1,43 + 1,45), и измерив толщину пленки ЦТС, по формуле (3.2) могут
быть определены коэффициенты преломления перовскитовой (Ре) и пирохлорной (Ру) фаз. Для пленок ЦТС состава РЬ^го^Т^бЭОз были получены следующие значения: прг = 1,96 ч2,03, пру = 2,51 + 2,61. Среднее значение для коэффициента преломления перовскитовой фазы (п = 2,55) пленки ЦТС достаточно близко к значению, приведенному в [120] для прозрачной электрооптической керамики ЦТСЛ и равному 2,50, и хорошо согласуется с результатами эллипсометрических измерений для пленки состава РЬЕго,52'По,480з (п = 2,561) [121]. Т.о., зная теперь коэффициент преломления перовскитовой фазы ЦТС и цвет, в