Технология и исследование конденсаторных структур на основе сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца

• Автор: Панкрашкин, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 157 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

Перечень условных обозначений и сокращений Введение

1. Сегнетоэлектрические пленки для тонкопленочных структур различного назначения

1.1. Сегнетоэлектрики и их основные свойства

1.2. Сегнетоэлектрические пленки: методы получения и свойства

1.3. Многослойные структуры с сегнетоэлектриками для различных применений

Выводы и постановка задачи

2. Материалы, технология получения тонких пленок для многослойных структур и методы их исследования
2.1. Подложки, пленочные металлические и полупроводниковые электроды для многослойных структур с цирконатом-титанатом свинца

2.2. Технология получения пленок различных материалов для тонкопленочных структур

2.2.1. Осаждение нижнего и верхнего платиновых электродов

2.2.2. Формирование сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца
2.2.3. Получение полупроводниковых пленок диоксида олова
2.3. Методы исследования тонких пленок и структур на их основе
2.3.1. Структурные методы исследования
2.3.2. Оптический метод контроля однофазности пленок ЦТС
2.3.3. Измерения вольт-фарадных характеристик и диэлектрического гистерезиса
2.3.4. Метод модулирования интенсивности лазерного излучения Выводы
3. Характеризация тонких пленок и конденсаторных структур на их основе
3.1. Морфология поверхности нижних платиновых электродов
3.2. Влияние подложки и нижнего электрода на структуру и свойства пленок ЦТС
3.3. Свойства сегнетоэлектрических пленок ЦТС, полученных распылением мишеней стехиометрического состава
3.4. Свойства пленок ЦТС, полученных распылением мишеней с избытком свинца. Самополяризованное состояние в пленках ЦТС
Выводы
4. Тонкопленочные структуры на основе сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца и возможности их применения
4.1. Конденсаторные структуры на основе пленок ЦТС для пироэлектрических приемников ИК излучения
4.2. Тонкопленочные структуры сегнетоэлектрик-полупроводник. Дозиметр УФ излучения на основе структур ЦТС - 8п02.х
Выводы
Заключение
Литература

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
1А - ток анода
Стах, Сяш - емкость конденсаторной структуры с сегнетоэлектрической пленкой ЦТС в состоянии обогащения и обеднения в полупроводниковой пленке соответственно
Ес - коэрцитивное поле
Кф - коэффициент формы полупроводникового резистора
К^- кратность изменения проводимости полупроводникового резистора
Кс - кратность изменения емкости конденсаторной структуры
ТПОдл - температура подложки
Тк - температура Кюри
Р, - спонтанная поляризация
Р0 - остаточная поляризация
рлг - парциальное давление аргона
ро2 - парциальное давление кислорода
рлг-02 - давление газовой смеси кислорода и аргона в рабочем объеме
Ръ - поверхностное сопротивление
им - напряжение на мишени
^осажд - скорость ОСЭЖДеНИЯ
й?сэ - толщина сегнетоэлектрика
<3опз - толщина области пространственного заряда
tgд - тангенс диэлектрических потерь
8 -толщина полупроводниковой пленки
£ - диэлектрическая проницаемость
£пп - диэлектрическая проницаемость полупроводника
£сэ - диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика
£0 =8,85 10"12 Ф/м - диэлектрическая постоянная
фи - поверхностный потенциал
р - подвижность носителей заряда в полупроводнике п - концентрация носителей заряда в полупроводниковой пленке

Высокие значения пьезоэлектрических характеристик и диэлектрической проницаемости пленок ЦТС дают возможность использовать их в пьезоэлементах в качестве различных преобразователей, фильтров, микрофонов и т. д., причем уменьшая размер элемента мы расширяем рабочий диапазон частот приборов [15].
Малые акустические потери пленок ЦТС делает их пригодными для создания акустооптических дефлекторов и модуляторов, а также планарных волноводов с малыми потерями [16].
Пироэлектрические свойства поляризованных и самополяризованных пленок ЦТС позволяют применить их в качестве термочувствительных детекторов и в системах тепловидения [11].
Введение сегнетоэлектрических пленок ЦТС в состав многослойных структур требует решения ряда технологических задач, связанных с формированием качественных гетерограниц, возможным взаимодействием пленок ЦТС с материалами других слоев, адгезией, литографией и т.д. В данной части будут рассмотрены и проанализированы ряд научных работ, в которых приводятся результаты исследований пленок ЦТС и многослойных структур на их основе.
В работе [66] исследовались электрические и механические свойства пленок ЦТС. Исследуемая структура приводится на рис.1.9. В качестве нижних электродов и верхних электродов использовалась платина. Платиновые пленки для нижнего электрода имели толщину 200нм. Они были получены методом электронно-лучевого испарения. Верхние электроды формировались тем же методом. Диаметр верхних электродов составлял 500 мкм. Исследовались составы ЦТС от 48% П и 52% Zr до 60% П и 40% Ъх. Температуры отжига составляли 500-575°С. В целом полученные значения диэлектрической проницаемости являются низкими, за исключением пленок самого высокого качества (пленка ЦТС состава 48/52 на МЦО, значения в после отжига примерно 800). Причиной этого может быть невысокое качество пленок ЦТС, а также наличие поверхностных слоев. Данные по дифракции рентгеновских лучей показали, что перов-скитовая фаза получается с присутствием неупорядоченной второй фазы. Для