Разработка физико-химических основ формирования гетерофазных пленок цирконата-титаната свинца в неравновесных условиях

• Автор: Мухин, Николай Вячеславович
• Шифр специальности: 05.27.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений и сокращений

Введение
ГЛАВА 1. ТЕХНОЛОГИЯ, СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА СВИНЦА: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА

1.1. Сегнетоэлектрические пленки: материалы, свойства, применение

1.2. Методы получения тонких сегнетоэлектрических пленок

1.3. Физико-химические свойства цирконата-титаната свинца

1.4. Поликристаллические пленки цирконата-титаната свинца с

гетерофазными границами раздела

Выводы по 1 главе и постановка задачи

ГЛАВА 2. ТЕХНОЛОГИЯ ГЕТЕРОФАЗНЫХ ПЛЕНОК ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА СВИНЦА
И МЕТОДЫ ИХ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Объект исследования
2.2. Технология гетерофазных пленок ЦТС, получаемых методом ВЧ магнетронного распыления
2.3. Технология гетерофазных пленок ЦТС, получаемых химическим нанесением из раствора
2.4. Технология гетерофазных пленок ЦТС, получаемых химическим осаждением из паров металлоорганических соединений
2.5. Высокотемпературная обработка пленок ЦТС
в кислородсодержащей среде
2.6. Методы исследования гетерофазных пленок ЦТС и конденсаторных структур на их основе
2.7. Общие закономерности процессов формирования пленок ЦТС, полученных по разным технологиям

Выводы по 2 главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ТЕРМООБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ГЕТЕРОФАЗНЫХ ПЛЕНОК ЦИРКОНАТА-
ТИТАНАТА СВИНЦА
3 Л. Влияние температурно-временных режимов отжига на свойства гете-
рофазных пленок ЦТС
3.2. Влияние содержания сверхстехиометрического свинца на свойства
гетерофазных пленок ЦТС
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ФОРМИРОВАНИЯ СВОЙСТВ ГЕТЕРОФАЗНЫХ ПЛЕНОК ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА СВИНЦА
4.1. Предварительные замечания и формулировка задачи
4.2. Анализ процессов формирования ЦТС в условиях,
близких к равновесным
4.3. Кинетическая модель формирования гетерофазных поликристалли-
ческих пленок ЦТС
Выводы по 4 главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ И СОКРАЩЕНИЙ
є— относительная диэлектрическая проницаемость;
С-11- вольтфарадная характеристика (ВФХ);
Ес - коэрцитивное поле;
к=С(/Стіп - коэффициент реверсивной нелинейности (управления);
Р - поляризация;
Рг - остаточная поляризация;
Ре - перовскит;
Ру - пирохлор;
Щд— тангенс угла диэлектрических потерь;
Т - температура;
Тс - температура Кюри;
? - время;
АСМ - атомно-силовая микроскопия;
РЭМ - растровая электронная микроскопия;
СЭ - сегнетоэлектрик;
АСЭ - антисегнетоэлектрик;
ОГ - область гомогенности;
МФГ - морфотропная фазовая граница;
КЗ - короткое замыкани;
ЦТС - цирконат-титанат свинца, РЬ(Кг,ТІ)03;
ЦС, ТС- цирконат свинца, РЬЕг03; титанат свинца ,РЬТЮ3;
8 - коэффициент кислородной нестехиометрии ЦТС; у - коэффициент катионной нестехиометрии ЦТС;
Аа - атом в собственном узле решетки;
У а - вакансия в подрешетке атомов сорта А;
[УА] - равновесная концентрация вакансий в подрешетке атомов сорта А; Суд - концентрация вакансий в подрешетке атомов сорта А;

с обеспечением временной стабильности характеристик структур на их основе [116, 117]. Кроме того, изучаются процессы токопереноса [118], влияние оптического излучения [119-122] и природа самополяризации [22, 123]. Установление взаимосвязи между условиями формирования структур с тонкими поликристаллическими пленками ЦТС и их электрофизическими характеристиками, а также развитие на этой основе модельных представлений о процессах, протекающих в тонкопленочных структурах, представляют не только научный, но и практический интерес.
Как уже отмечалось в разделе 1.1, основными проблемами при использовании ЦТС в устройствах памяти остаются старение и проблема неразрушающего считывания. Эти особенности и возможные пути решения также связаны с процессами, развивающимися на границах раздела пленок ЦТС.
Можно выделить несколько основных обсуждаемых в литературе механизма, которые приводят к уменьшению величины переключаемого заряда в конденсаторных структурах с пленками ЦТС [124]. Эти механизмы могут быть ответственны за снижение диэлектрической проницаемости, остаточной поляризации; уменьшение активного переключаемого объема сегнетоэлек-трической пленки; увеличение токов утечки; увеличение инерционности процессов переключения в результате постоянного или переменного разнополярного полевого воздействия, либо в ходе длительного хранения в поляризованном состоянии.
Механизм пининга доменных границ представляет собой фиксацию доменной границы в мало подвижном состоянии вследствие ее взаимодействия с различного рода дефектами. Результатом пининга становится блокировка возможности сегнетоэлектрического домена переключаться под действием внешнего поля. Природа возникновения пининга заключается во взаимодействии связанного заряда на границах доменов с подвижными носителями заряда. Электростатическое взаимодействие между заряженной доменной стенкой и подвижными носителями заряда приводит к образованию