Синтез и физико-химические свойства тонкопленочных гетероструктур на основе титана, свинца и их оксидов

• Автор: Логачева, Вера Алексеевна
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 153 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава I. Физикохимические свойства тонкопленочных гетероструктур на основе титана, свинца и их оксидов

1.1. Основные физикохимические свойства титана, свинца и

кремния

1.2. Взаимодействия в системе свинецкислород

1.3. Особенности оксидирование свинца

1.4. Взаимодействия в системе титанкислород

1.5. Особенности оксидирования титана

1.6. Влияние оптического излучения на оксидирование титана

1.7. Взаимодействия в системе РЬОТЮг

1.8. Способы получения тонких пленок титаната свинца
1.9. Диэлектрические свойства тонких пленок титана свинца
Глава 2. Методика эксперимента
2.1. Подготовка исходных подложек
2.2. Метод магнетронного напыления металлических пленок
2.3. Оксидирования тонких пленок в печи резистивного нагрева
2.4. Оксидирования при пониженном давлении кислорода и
фотонном нагреве подложек
2.5. Эллипсометрический метод контроля толщины оксидных
пленок
2.6. Методики исследования образцов
2.6.1. Осциллографический метод исследования петель гистерезиса
2.6.2. Определение параметров пленки титаната свинца из вольт
фарадных характеристик МДГ структур
2.6.3. Определение параметров пленки титаната свинца из вольт
амперных характеристик МДП структур
Глава 3. Особенности взаимодействия тонких пленок титана и
свинца с кислородом
3.1. Оксидирование тонких пленок титана в структуре Т88
3.1.1. Оксидирование в печи резистивного нагрева в потоке кислорода
3.1.2. Оксидирование при пониженном давлении в условиях
фо тонного отжига
3.1.3. Фазовый состав оксидных пленок на титане
3.2. Оксидирование тонких пленок свинца
Глава 4. Синтез и свойства тонких пленок гитанага свинца на
монокристаллическом кремнии и структуре 85.
4.1. Взаимодействие в тонкопленочных структурах свинца с
оксидами титана и титана с оксидами свинца
4.2. Фазовые превращения в тонкопленочной структуре РЬТБ и
ТРЬ8 в процессе отжига в потоке кислорода
4.3. Зависимость состава и структуры формируемых пленок от
характера межфазных границ в исходной тонкопленочной гетероструктуре
4.4. Кристаллизация тонких пленок титаната свинца в процессе
отжига структур РЬТБ
4.5. Особенности формирования тонких пленок титаната свинца на
монокристаллическом кремнии и структуре БОзЗ
Глава 5. Диэлектрические свойства оксидных пленок
5.1. Зависимость диэлектрических свойств пленок титаната свинца
от конфигурации межфазных границ металлических слоев в исходной тонкопленочной гетероструктуре
5.2. Зависимость диэлектрических свойств пленок титаната свинца
от толщины металлических слоев в исходной тонкопленочной гетероструктуре
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


С точки зрения зонной теории это соответствует перекрыванию валентной 6р и вакантной зон в кристалле свинца. С другой стороны, для свинца, как и для всех остальных рэлементов 6го периода, характерно наличие инертной бБпары, что обусловлено эффектом проникновения бьэлектронов под двойной слой из 5с1 и 44 электронов и способствует стабилизации низшей степени окисления 1,2. Титан представляет собой тугоплавкий серебристобелый металл, обладающий высокой пластичностью, ковкостью, износоустойчивостью. Для него характерен иолиморфиз при обычных условиях атитан кристаллизуется в ГПУ к. С повышением температуры растет энтропия и происходит перестройка в более рыхлую ОЦКструктуру с к. Титан кайносимметричный элемент, его Зс1электроны значительно прочнее связаны с ядром. Для кайносимметричных элементов характерно отсутствие внутренних заполненных орбиталей той же симметрии. Это приводит к усилению связи кайносимметричных электронов с ядром, уменьшению атомных орбитальных радиусов, повышению потенциала ионизации. Это обстоятельство является главной причиной проявления титаном кроме высшей степени окисления 4 и низших степеней окисления 3, 4. Следует отметить высокие температуры плавления титана, что свидетельствует о металлоковалентном а не чисто металлическом характере связей. Кремний ЫеЗБ2Зр2 полупроводник. Существенной особенностью кремния является возможность вовлечения в связеобразование 31орбиталей. Это приводит к увеличению валентных возможностей атома кремния. Помимо валентности 4, встречаются шестивалентные производные, в которых
атом кремния находится в эр д гибридном состоянии. При нормальных условиях термодинамически стабильна кубическая алмазоподобная модификация кремния серостального цвета, характеризующая значительной твердостью и хрупкостью. Химическая активность кремния сильно зависит от состояния его поверхности. Кристаллы кремния, в которых атомы связаны жесткими ковалентными связями, служат основой для различных полупроводниковых материалов. Титан элемент со значительным вкладом ковалентной составляющей в металлическую связь отсюда высокая температура плавления титана. Физикохимические свойства титана дефектность бэлектронной оболочки, средние по величине значения потенциалов ионизации и атомного радиуса, высокая температура плавления и плотноупакованная структура обуславливают многообразие его металлохимических свойств. Титан является хорошим растворителем, с кислородом образует твердые растворы по тину внедрения, растворяя до ат. С. На диаграмме состояния для кремния с титаном существует множество металлоподобных силицидных фаз рис. Обращает на себя внимание инконгруэнтное плавление моносилицида титана, а наиболее тугоплавким силицидом является Т1зз. Свинец имеет большие размеры атома связь в нем чисто металлическая, отсюда разница в прочности связи, а, следовательно, в физикохимических свойствах по сравнению с титаном невысокие температуры плавления. Поэтому свинец является плохим растворителем в твердом состоянии для других металлов и сам плохо растворяется в других металлах. Свинец не образует непрерывных твердых растворов ни с одним из элементов периодической системы. Что касается образования химических соединений, то с титаном свинец образует по перитектической реакции при К соединение П4РЬ. Получены предварительные данные о существовании ТРЬ рис. С кремнием свинец химических соединений не образует. Еще более широкий набор различных физикохимических свойств позволяют реализовать оксидные фазы на основе этих элементов. На диаграмме состояния рис. РЬО, РЬСЬ, РЬз и т. РЬО. Для такого оксида известны две аллотропные формы желтая с ромбической структурой массикот и красная глет с тетрагональной 4. РЬОкр стабилен при низких температурах а0,60,1 нм, с0,1 0,1 нм и превращается в РЬОж при температуре от 3 до 3 К Рф. Джмоль желтый РЬО имеет следующие параметры решетки а0, нм, Ь0. Температура плавления РЬОкр зависит от наличия примесей, которые понижают истинное значение за счет образования более легкоплавких эвтектик. Наиболее точной надо, видимо, признать температуру 5 3 С. Рис. Рис.