Разработка и исследование технологических основ формирования наноразмерных планарных структур на основе пленок BiFeO3 для устройств обработки и хранения информации

• Автор: Алябьева, Наталья Ивановна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПЛЕНКИ ФЕРРИТА ВИСМУТА ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПАМЯТИ

1.1 Приборы на основе пленок В1Ге

1.1.1 Структура и свойства В1Ге

1.1.2 Пленки В1Ее03 в устройствах обработки и хранения информации

1.2 Технологии получения пленок В1Ге

1.3 Способы исследования пленок В1Ее

1.3.1 Сканирующая электронная микроскопия

1.3.2 Просвечивающая электронная микроскопия

1.3.3 Сканирующая зондовая микроскопия
1.4 Режимы взаимодействия системы «кантилевер-образец» для исследования электрофизических свойств материалов методами АСМ
1.4.1 Моделирование системы взаимодействия «кантилевер-
образец» в динамической АСМ
1.4.2 Моделирование системы взаимодействия «кантилевер-
образец» в токовой статической АСМ
1.5 Выводы и постановка задачи
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ АСМ-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ СИСТЕМЫ «КАНТИЛЕВЕР-ОБРАЗЕЦ» ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПЛЕНОК ВЖеОз
2.1 Модель определения оптимальной длины зонда кантилевера для исследования нормального пьезоотклика пленок В1Ее03 методом пьезо-силовой микроскопии
2.2 Модель определения оптимальной силы прижима кантилевера к поверхности образца для исследования его электрических характеристик методом АСМ
2.3 Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИК АСМ-НАНОДИАГНОСТИКИ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПЛЕНОК ВіБеОз
3.1 Комплексный анализ электрофизических параметров пленки
ВіБеОз методами АСМ
3.1.1 Исследование морфологии поверхности и СДС пленки ВіБе03 методом ПСМ
3.1.2 Разработка методики определения трехмерной ориентации векторов поляризации СДС пленок ВіБеОз методом ПСМ
3.1.3 Исследование закономерностей влияния геометрических параметров зонда АСМ на компоненты сил взаимодействия в
системе «кантилевер-образец» динамического режима АСМ
3.1.4 Разработка модифицированного кантилевера для исследования нормального пьезомодуля с133 СДС пленки ВіБеОз
3.1.5 Исследование нормального пьезомодуля с133 СДС пленки
ВіЕе03 методом ПСМ
3.2 Исследование СДС пленки ВіБе03 методами электронной микроскопии
3.2.1 Разработка методики отображения СДС пленки ВіБе
методом растровой электронной микроскопии
3.2.2 Исследование СДС пленки ВіБеОз методами просвечивающей электронной микроскопии
3.3 Определение оптимальных режимов взаимодействия системы «кантилевер-образец» для исследования электрических параметров материалов методом АСМ ОСР
3.4 Выводы по главе
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ НАНОРАЗМЕРНЫХ ПЛАНАРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ВіБеОз ДЛЯ УСТРОЙСТВ ОБРАБОТКИ И ХРАНЕНИЯ
ИНФОРМАЦИИ
4.1 Разработка технологического маршрута и исследование процессов формирования наноразмерных планарных структур на основе пленки ВіБеОз

4.1.1 Исследование электрофизических параметров наноразмерных планарных структур на основе пленки ВіБеОз
4.1.2 Исследование влияния динамики ориентационных фазовых переходов СДС пленки ВіБеОз на изменение вольт-токовых характеристик наноразмерных емкостных ячеек
4.1.3 Исследование влияния размерных эффектов наноразмерных планарных структур на основе пленки ВіБеОз
4.2 Разработка конструкции и технологического маршрута формирования устройства обработки и хранения информации с
пленкой ВіБеОз в качестве переключающего элемента
4.3 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А «Документ об аттестации методики измерений»
ПРИЛОЖЕНИЕ Б «Документы о внедрении и использовании
результатов диссертационной работы»

полосовые домены более равномерно распределены по поверхности пленки В1Бе03.
Таким образом, для формирования пленки В1Бе03 с полосовыми доменами с заданными значениями спонтанной поляризации необходим тщательный подбор буферной гетероструктуры. Кристаллографически оптимальной подложкой для пленки В1Рс03 является подложка ЭуЗсОз, тогда как для формирования структуры плоско-параллельного конденсатора необходим подбор проводящего буферного слоя, в качестве которого оптимальным является пленка ЗгРиСЦ.
1.3 Способы исследования пленок В1Ре
1.3.1 Сканирующая электронная микроскопия
Исследование и анализ пленок В1Ре03 наиболее часто осуществляются методами сканирующей микроскопии. Так, наиболее распространенный метод оценки качества морфологии поверхности [59-62] и параметров структуры в сечении [63, 64] с возможностью отображения особенностей доменной структуры [65] является растровая электронная микроскопия (РЭМ).
Принцип работы электронной микроскопии заключается в формировании электронного пучка и направлении его на поверхность материала с последующим детектированием ответных сигналов, позволяющих характеризовать различные параметры материала, в условиях сверхвысокого вакуума.
Так, на основе отраженных и вторичных электронов РЭМ в работе [62] проводился анализ морфологии поверхности пленок В1Ре03 и отрабатывался режим их получения методом химического осаждения. Было установлено, что пленки, полученные методом химического осаждения из растворов, имеют пористую, неоднородную структуру, что является серьезной проблемой для дальнейшего их применения в микро- и наноэлектронике, тогда как осаждение из паровой фазы позволяет получать пленки с шероховатостью поверхности порядка 16 нм [62].
Наиболее часто метод РЭМ применяется для визуализации и анализа толщин слов гетероструктуры на основе пленки ШБеОз. Так, в работе [63]