Границы раздела в тонкопленочных структурах с сегнетоэлектрическими слоями

• Автор: Афанасьев, Петр Валентинович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОЬОЗНАЧЕ ИЙ И СОСРАЩЕИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ТОНКИЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ И СТРУКТУРЫ НА

ИХ ОСНОВЕ

1.1. Свойства тонких сегнетоэлектрнческих пленок

1.2. Технология и свойства многослоПных структур с

сегнетоэлектрическими пленками

Выводы и постановка задач работы

2. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ИССЛЕДОВАНИЯ ТОИКОПЛЕЮЧНЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СТРУКТУР

2.1. Выбор материалов для тонкопленочных структур с

сегнетоэлектрическими слоями
2.2. Формирование электродов для структур с пленками ЦТС
2.3. Технология тонких иолнкристалличсских пленок ЦТС
2.4. Методы исследования тонких пленок и структур на их основе
3. ВЛИЯНИЕ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА НА СВОЙСТВА СТРУКТУР С СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ Л ЕМКА МИ
3.1. Интерфейсные границы раздела в многослойных структурах с пленками ЦТС
3.2. Межзереипая граница раздела. Механизм старения
3.3. Механизм токоперепоса в конденсаторных структурах с пленками

3.4. Вклад границ раздела в формирование самополяризованного состояния пленок ЦТС
4. ВЛИЯНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА СВОЙСТВА
СТРУКТУР С СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПЛЕНКАМИ ЦТС
4.1. Влияние УФ излучения на свойства конденсаторных структур
4.2. Влияние оптического излучения на свойства структур с пленками
ЦТС с избытком свинца
4.3. Воздействие оптического излучения на свойства структур с пленками
4.4. Запись и гашение остаточной фотопроводимости в тонкопленочных структурах сегнетоэлектрикполупроводиик
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Экспериментально подтверждено, что уменьшение переключающегося заряда под действием электрического поля в состаренных поликристаллических пленках ЦТС обусловлено сорбцией кислорода на гетерофазпых границах кристаллитов с оксидом свинца и закреплением поляризации в областях, прилегающих к этим границам. Показано, что самополяризованная пленка ЦТС может быть получена путем последовательного нанесения пленки оксида свинца и стехиометрической пленки ЦТС с их последующим отжигом в кислородосодержащей среде. Экспериментально установлено, что низкотемпературный вакуумный отжиг приводит к исчезновению самополяризации в пленках ЦТС с избытком свинца. Это может быть связано с десорбцией кислорода с гетерофазпых межзерениых границ, содержащих оксид свинца. Показано, что вольт-амперпые характеристики в конденсаторных структурах с пленками ЦТС описываются в рамках механизма токов, ограниченных пространственным зарядом, по межзеренному оксиду свинца с неравномерным распределением ловушек по энергиям. Приведены оценки концентрации ловушечиых центров. Экспериментально исследована фоточувствительность конденсатор! Впервые экспериментально обнаружено, что в режиме короткого замыкания конденсаторной структуры величина н направление стационарного фототока определяются величиной и направлением остаточной поляризованности сег-нетоэлектрнческои пленки. Отработана технология формирования топкопленочных конденсаторных структур на основе ЦТС различного состава; предложены технологические приемы, позволяющие повысить воспроизводимость параметров конденсаторных структур со стабильными во времени характеристиками. Предложен новый метод получения самополяризованных пленок ЦТС путем последовательного нанесения слоев оксида свинца и ЦТС толщиной нм и 0 нм, соответственно, при температуре подложки 0°С и отжигом тонкопленочной структуры в кислородосодержащей среде при температуре 0°С в течение мин. Метод может быть использован для создания пироэлектрических матриц высокого разрешения. Предложен новый способ оптического считывания информации в тонкопленочной конденсаторной ячейке памяти на основе пленок ЦТС с избытком свинца по направлению фототока в режиме короткого замыкания. Разработан эффективный метод гашения остаточной фотопроводимости в структурах сегнетоэлектрик-нолупроводник путем приложения переменного электрического поля к управляющему электроду относительно электродов полупроводникового резистора. Разработанная фоточувствительная структура и методика ее использования в системе контроля оптического излучения защищена патентом на изобретение Российской Федерации (Пат. РФ № 5 /Афанасьев П. В., Афанасьев В. П., Паикрашкин A. Опубл. Результаты работы использованы при выполнении: гранта Санкт-Петербурга в сфере научной и научно-технической деятельности ( г. Федерального агентства по образованию в рамках программ «Развитие научного потенциала высшей школы ( г. Развитие научного потенциала высшей школы (- гг. РНП. Развитие спектроскопических методик исследования границ раздела сегнетоэлектрик-мсталл» (- гг. Процесс старения конденсаторных структур на основе пленок ЦТС характеризуется значительным увеличением концентрации кислорода в пленках ЦТС, модификацией элементною и фазового состава г раниц раздела, и интенсифицируется в пленках, содержащих избыток оксида свинца. Уменьшение переключающегося под действием электрического поля заряда в поликристаллических пленках ЦТС, прошедших процедуру искусственного старения, связано с уменьшением переключающегося объема кристаллитов, которое обусловлено закреплением поляризации на заряженной межзе-ренной границе вследствие сорбции на нее кислорода. Вольт-амперпые характеристики в конденсаторных структурах с пленками ЦТС удовлетворительно описываются в рамках механизма токов, ограниченных пространственным зарядом, протекающих по межзеренному оксиду свинца с неравномерным распределением ловушек но энергиям. Фотопроводимость структур на основе тонких поликристаллических пленок ЦТС в видимом диапазоне оптического излучения обусловлена фотогенерацией носителей в гетерофазных границах раздела, содержащих оксид свинца.