Исследование особенностей диэлектрических и поляризационных свойств сегнетоэлектрических плёнок ЦТС и ТБС

• Автор: Кудашев, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 183 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ

ГЛАВА 1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА СВИНЦА. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

§1.1 Общие представления о сегнетоэлектриках

1.1.1 Сегнетоэлектрические свойства

1.1.2 Доменная структура сегнетоэлектриков

§1.2 Твердый раствор цирконата-титаната свинца и его основные свойства

§1.3 Тонкие пленки на основе ЦТС

1.3.1 Изготовление пленок ЦТС различными

методами
1.1.3.2 Применение тонких пленок на основе

§1.4 Свойства тонких пленок на основе ЦТС полученных методом
магнетронного напыления
1.4.1 Структура тонких плёнок ЦТС
1.4.2 Особенности переполяризации тонких плёнок
1.4.3 Коэрцитивные поля в тонких
пленках
1.4.4 Обратимое и необратимое движение доменных стенок (ДС)
1.4.5 Влияние движения доменных стенок на свойства сегнетоэлектриков
1.4.5 Механизмы старения и усталости

1.4.6 Релаксация в сегнетоэлектрических пенках
§1.6 Выводы
ГЛАВА 2. ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА. МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОБРАЗЦОВ
§2.1 Измерение комплексной диэлектрической проницаемости в
слабых полях. Мостовой метод измерения
Измерительная установка
2.1.2 Методика измерений частотно-температурных зависимостей комплексной диэлектрической проницаемости
е*(v, Т) на установке мостового типа
Методика измерения диэлектрических характеристик переключения в средних и сильных электрических полях. Измерение реверсивных зависимостей в*(Е=)
2.1.4. Установка для измерения петель поляризации
2.1.5. Методика компьютерной обработки петель поляризации
§2.2 Структура экспериментальных исследований
сегнетоэлектрических плёнок ЦТС и BST
§ 2.3 Описание исследуемых образцов плёнок состава Pb(Ti0.45 Zr0,53 Wo.oi Cd 0.0OO3 с различными верхними электродами
§ 2.3 Измерительные ячейки (образцы) плёнок на основе ТБС (BST)
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЁНОК НА ОСНОВЕ ЦТС В СЛАБЫХ ПОЛЯХ
§ 3.1 Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических плёнок ЦТС с верхними алюминиевыми электродами мостовым методом

3.1.1. Поведение £*( V) для плёнки ЦТС с верхними
алюминиевыми электродами (образцы №27 №29 и №31)
3.1.2 Температурные зависимости е(Т) для плёнки ЦТС с

верхними алюминиевыми электродами (образцы №27 №29 и
№31)
§3.2 Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических плёнок ЦТС с верхними платиновыми электродами мостовым методом
3.2.1 Поведение £*(у) для плёнки ЦТС с верхними
платиновыми электродами (образец №29)

3.2.2 Температурные зависимости е*(Т) для плёнки ЦТС с верхними платиновыми электродами (образец №29)
§ 3.3. Выводы
ГЛАВА 4. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ОТКЛИК
СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЁНОК НА ОСНОВЕ ЦТС В СРЕДНИХ И СИЛЬНЫХ ПЕРЕМЕННЫХ ПОЛЯХ
§4.1 Петли поляризации и анализ их частотной и температурной # эволюции образца №27 с алюминиевыми электродами
4.1.1 Проявление процессов релаксации поляризации в форме петель диэлектрического гистерезиса
4.1.2 Особенности амплитудных зависимостей эффективной диэлектрической проницаемости £'эфф
4.1.2 Особенности амплитудных зависимостей эффективной диэлектрической проницаемости е'эфф
4.1.3 Разделение вкладов механизмов движения доменных
% границ в е'эфф и £"эфф
4.1.4 Дифференциальный коэффициент рассеяния
§4.2 Наблюдение петель поляризации и анализ их частотной и

может имитироваться RC-временными константами используемого контура или способностью источника напряжения поставлять достаточный заряд за короткое время. Последний эффект наиболее эффективно можно проверить изменением площади поверхности тестируемого конденсатора.
Есть две математические модели переключения для сегнетоэлектриков, которые получили широкое применение в анализе экспериментальных данных в литературе. Первая своим появлением в значительной степени обязана Стадлеру [Stadler] и другим исследователям 50-х и 60-х годов [1]. Она предполагает три феноменологических параметра - время зародышеобразования, время фронтального роста и время бокового роста. Время фронтального роста - это просто толщина пленки d деленная на скорость звука ц если конечно предполагается, что все зародышеобразование поверхностно-инициированно и не возникает сверхзвуковых скоростей доменных стенок (оба предположения имеют смысл при низких полях или в толстых пленках).
Вторая модель [1,84] основана на ранней теории Колмогорова-Аврами [111] и развита Ишибаши [Ishibashi]. Следует отметить, что решения Аврами [Avrami] имеют ограничения и не допустимы для строгого описания зерен с конечными размерами [112]. Модификация теории для зерен с конечными размерами была дана Дюкером [113], и [114]. В этой теории есть один интересный аспект - то, что время переключения уменьшается с уменьшением площади конденсатора, что впервые было обнаружено Хасе [115]. Это стимулировало перепроверку теории для включения в нее доменных “ядер” конечного (ненулевого) начального размера.
Зависимости переходного тока смещения J(t) в этой теории выражается уравнением:
J(.t) = (2PsAn/t