Синтез и свойства тонких пленок на основе оксидов циркония, титана и свинца

• Автор: Шрамченко, Ирина Евгеньевна
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 152 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Глава 1. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК, СОДЕРЖАЩИХ ОКСИДЫ ЦИРКОНИЯ, ТИТАНА И СВИНЦА

1.1. Способы получения тонких пленок сложного состава

1.1.1. Метод термического напыления

1.1.2.Метод ионного распыления

1.1.3. Метод катодного напыления

1.1.4. Ионноплазменное напыление

1.2. Основные физикохимические свойства оксидсодержащих тонких пленок

1.2.1. Тонкопленочные оксиды циркония

1.2.2. Тонкопленочные оксиды титана

1.2.3. Взаимодействие в системе титан цирконий
1.2.4. Тонкопленочные оксиды свинца
1.2.5. Тонкопленочные цирконат и титанат свинца
1.3. Нелинейные диэлектрические свойства тонких пленок на основе цирконата титаната свинца
Глава 2. МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Магнетронное напыление пленок металлов из простой и составной мишени
2.2. Методика приготовления составной мишени
2.3. Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева
2.4. Эллипсометрический метод контроля толщины оксидных пленок
2.5. Рент енофазовый анализ, количественный анализ
2.6. Исследование диэлектрических свойств тонких пленок цирконата титаната свинца
Глава 3. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК ЦИРКОНИЯ И РАЗБАВЛЕННЫХ ТВЕРДЫХ РАСТВОРОВ ЦИРКОНИЙ
ТИТАН НА МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОМ КРЕМНИИ
3.1. Кинетика и механизм оксидирования тонких пленок циркония
3.1.1. Оксидирование тонких пленок циркония в реакторе резистивной печи в потоке кислорода
3.1.2. Структура и свойства тонких пленок диоксида циркония
3.2. Оксидирование тонких пленок разбавленных твердых растворов 2гхТ.х в печи резистивного нагрева при атмосферном давлении в потоке кислорода
3.3. Термодинамический расчет реакций в системе цирконий титан
кислород
3.4. Фазовый состав тонкопленочных структур 82гхТ.х, полученный в результате оксидирования
3.5. Оптические свойства
3.6. Экстремумы свойств твердых растворов цирконий титан
Глава 4. СИНТЕЗ И СВОЙСТВА ТОНКИХ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ ОКСИДОВ ЦИРКОНИЯ, ТИТАНА И СВИНЦА
4.1. Фазовые превращения тонкопленочных структур в системе цирконий титан свинец кислород на монокристаллическом кремнии
4.2. Особенности формирования тонкопленочных структур в системе титан свинец цирконий кислород на титановых подложках
4.3. Особенности диэлектрических свойств тонких пленок цирконата 4 титаната свинца
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА


Группа методов, объединенных названием лазерная абляция, то есть инициированный лазером массоиеренос вещества мишени на подложку, получила развитие около двадцати лет назад, при поиске путей нанесения пленок многокомпонентных металлооксидных соединений высокотемпературных сверхпроводников. Лазерный луч обычно используют мощные лазеры с частотой следования импульсов от до 0 Гц, работающие на переходах между электронными уровнями эксимерных молекул, существующих только в электронновозбужденных состояниях фокусируется на мишени, испаряющиеся атомы которой переносятся на подложку, где растет пленка. В сравнении с методами магнетронного распыления эти методы открывают возможность понизить температуру подложки что бывает критичным при интегрировании ссгнетоэлектрических пленок с полупроводниками и обеспечить удовлетворительное выполнение условий стехиометрии на всей поверхности осаждения. Основные трудности связаны с напылением однородных пленок на подложки большой площади и с защитой поверхности растущей пленки от повреждений осколками распадающейся мишени. При химическом осаждении из газовой фазы металлоорганических соединений потоки газов, содержащих все необходимые компоненты сегнетоэлектрическою соединения, фокусируются на поверхности нагретой подложки и вступают в химическую реакцию, в результате которой образуется твердая пленка сегнетоэлектрика. Несмотря на трудности подбора необходимых исходных металлоорганических соединений алкилов, алкоксидов и арилов и сложность протекающих химических реакций, это направление обладает многими преимуществами, позволяя, в частности, снизить температуру подложки ниже 0С, обеспечить высокое качество покрытия на значительной площади, большие скорости роста и т. В последние годы активно развивается зольгель метод получения пленок сегнетоэлектрнков, который дает наибольшие преимущества. В основе метода лежат реакции гидролиза и поликонденсации металлоорганических соединений, главным образом алкоголятов металлов, ведущие к образованию металлкислородного каркаса, постепенное разветвление которого вызывает последовательные структурные изменения по схеме раствор зольгель оксид. Такой метод обеспечивает возможность очень точного управления структурой получаемого вещества на молекулярном уровне, получение многокомпонентных оксидных соединений с точным соблюдением стехиометрического соотношения элементов, высокой гомогенностью и низкой температурой образования оксидов. Конечным продуктом данной технологии могут быть материалы различного вида и внутренней структуры гели, стекла, порошки, керамика, волокна, пленки. Оптимизация условий приготовления исходных коллоидных растворов и формирования пленок обеспечивается путем статистического контроля свойств исходных растворов и образующихся при их испарении порошков, а также свойств пленок, формируемых из данных растворов. Контроль растворов и порошков осуществляется методами аналитического и физикохимического тестирования, а свойства пленок исследуются методами рентгеноструктурного анализа, электронной микроскопии, микроскопии атомных сил, эллипсометрии, широким спектром электрофизических методов. Тонкие металлические пленки в данной работе получали одним из способов вакуумной технологии магнетронное распыление. Поэтому подробнее рассмотрим методы получения пленок в вакууме. При нанесении тонких пленок используют два метода генерации потока частиц в вакууме термическое испарение и ионное распыление рис. Метод термического испарения напыления основан на нагревании веществ в специальных испарителях до температуры, при которой начинается заметный процесс испарения, и последующей конденсации паров вещества в виде тонких пленок на поверхности подложки, расположенной на некотором расстоянии от испарителя . Условной, практически установленной температурой испарения считается температура, при которой давление насыщенного пара вещества составляет 1,3 Па. Рис. На рис. Металлический или стеклянный колпак 1 расположен на опорной плите 2. Между ними находится прокладка 3, обеспечивающая поддержание вакуума после откачки подколпачного пространства.