Низко- и инфранизкочастотные диэлектрические свойства тонких сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца

• Автор: Лалетин, Роман Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 196 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Введение. Актуальность проблемы

Глава 1. Физические свойства тонких пленок цирконата-

ТИТАНАТА СВИНЦА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. Общие представления о тонкопленочных сегнетоэлектриках

1.2. Твердый раствор цирконата-титаната свинца и его основные

свойства

1.3. Тонкие пленки ЦТС. Изготовление пленок ЦТС золь-гель

методом
1.4. Исследования свойств тонких пленок ЦТС
1.4.1. Особенности структуры тонких пленок ЦТС
1.4.2. Переключение поляризации
1.4.3. Коэрцитивные поля в тонких пленках
1.4.4. Вклад движения доменных границ в свойства сегнетоэлектрика. Взаимодействие дефектов с доменными границами
1.4.5. Старение и усталость
1.4.6. Процессы релаксации в тонких сегнетоэлектрических пенках
1.4.7. Токи утечки
1.4.8. Влияние избыточного содержания свинца на свойства пленок ЦТС
1.4.9. Выводы
Глава 2. Измерительная аппаратура. Методика
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ И ОБРАБОТКИ ПОЛУЧЕННЫХ
результатов. Изготовление образцов

2.1. Измерение комплексной диэлектрической проницаемости в
слабых и сверхслабых полях. Мостовой метод
2.1.1. Измерительная установка
2.1.2. Методика измерений частотно-температурных £*(ч,Т) и реверсивных £*(Е=) зависимостей комплексной диэлектрической проницаемости на установке мостового типа
2.2. Измерение диэлектрических характеристик переключения в
слабых, средних и сильных электрических полях. Измерение
петель поляризации
2.2.1. Установка для измерения петель поляризации
2.2.2. Методика компьютерной обработки петель поляризации
2.2.3. Эффективное коэрцитивное поле как характеристика процесса переполяризации (переключения) тонких пленок
2.2.4. Методика наблюдения частотной, температурной и амплитудной эволюции петель поляризации и их обработка для получения соответствующих физических характеристик
2.3. Краткое описание образцов
Глава 3. Диэлектрические свойства образцов № 0 и № 5 на
НИЗКИХ И ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТАХ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР, ПОЛЕЙ И ЧАСТОТ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ)
3.1. Результаты исследований НЧ-ИНЧ диэлектрических свойств
образца №

3.1.1. Результаты мостовых исследований
3.1.2. Изучение релаксационной природы отклика образца № О
с помощью анализа петель поляризации
3.1.3. Особенности амплитудных зависимостей эффективной диэлектрической проницаемости е'Эфф
3.1.4. Характер поведения коэффициента смещения КЕ при вариации внешних параметров
3.1.5. Частотные и температурные зависимости эффективного коэрцитивного поля
3.1.6. Разделение вкладов механизмов движения доменных границ в е'Эфф и 8"эфф
3.2. Результаты исследований НЧ-РШЧ диэлектрических свойств
образца №
3.2.1. Изучение релаксационной природы отклика образца №
с помощью анализа петель поляризации
3.2.2. Особенности амплитудных зависимостей эффективной диэлектрической проницаемости е'Эфф
3.2.3. Характер поведения коэффициента смещения КЕ при вариации внешних параметров
3.2.4. Частотные и температурные зависимости эффективного коэрцитивного поля
3.2.5. Разделение вкладов механизмов движения доменных границ в б'эфф и е"эфф
3.3. Выводы
Глава 4. Диэлектрические свойства образцов № 10 и № 30 на
НИЗКИХ И ИНФРАНИЗКИХ ЧАСТОТАХ В ШИРОКОМ ИНТЕРВАЛЕ ТЕМПЕРАТУР, ПОЛЕЙ И ЧАСТОТ (ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И АНАЛИЗ)

использовании платиновых подложек с ориентацией [111] пленки PZT имеют преимущественную ориентацию [111] [23,25,26,31,71,78,80-82]. При этом часто наблюдается дополнительная ориентация в направлении [100], которая иногда может быть очень выраженной [29,77,83].
Появление преимущественной ориентации [111] в таком случае можно объяснить как результата классической эпитаксии пленок PZT на поверхности платины благодаря близкому решеточному соответствию плоскостей (111) этих материалов [28,77]. Преимущественная ориентация в направлении [111] может иметь место из-за наличия интерметаллидов на поверхности платины, образующихся в результате взаимной диффузии и реакции между пленкой PZT и подложкой или между слоями подложки [31,34]. Такие интерметаллиды (например, PbPtx и PtTi3) могут иметь даже большее решеточной соответствие с PZT, чем сама платина [31,34]. Причиной образования текстуры типа [100], по-видимому, является то, что перовскитная решетка с ориентацией [100] имеет наименьшую энергию активации роста [77].
Ориентация пленок PZT сильно зависит также от их толщины [70,78,84], избыточного содержания свинца [29,83,85], температуры и времени отжига [28,34,77] и других факторов.
Помимо этого анализ дифрактограмм позволяет определять присутствие в пленке PZT включений пирохлора и вторичных фаз [29,86-88].
Известно, что основные характеристики поликристаллических сегнетоэлектрических материалов сильно зависят от размера зерен. Так как тонкие пленки PZT обычно изготавливают в виде керамических покрытий, содержащих большое количество микрокристаллитов (зерен), то вопрос о влиянии размера зерен на сегнетоэлектрические свойства пленок очень важен. В ряде работ по исследованию микроструктуры тонких пленок отмечено, что на структуру и размер зерен сильное влияние оказывают