Медленная релаксация емкости многослойных СВЧ-структур на основе пленок BaxSr1-xTiO3 в параэлектрической фазе

• Автор: Алтынников, Андрей Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

Введение

I лава I. СЕГМБТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ И СТРУКТУРЫ НА ИХ ОСНОВЕ ДЛЯ СВЧ ПРИМЕНЕНИЙ

1.1 Свойства сегнетоэлектрических пленок

1.2 Перестраиваемые СВЧустройства и требования к их элементам и материалам

1.3 Структурные и электрофизические параметры сегнетоэлектрических пленок Вах8гихТЮз полученных методом ВЧ магнетронного распыления.

1.4 Быстродействие тонкопленочных сегнетоэлектрических элементов.

1.5 Температурная стабильность параметров сегнегоэлектричсских элементов.

Глава 2. ХАРАКТЕРИЗАЦИЯ ТОНКО 1ЛЕНОЧЫХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНДЕНСАТОРОВ РАЗЛИЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ И ИССЛЕДОВАНИЕ ОСОБЕННОСТЕЙ ИХ СВОЙСТВ.

2.1 Тонкопленочные сегнстоэлектричсскис конденсаторы.

2.2 Технология создания тонкопленочных сегнетоэлектрических конденсаторов.

2.3 Методики измерения параметров тонкопленочных СЭ конденсаторов

2.5 Особенности вольтфарадных характеристик тонкопленочных конденсаторов гшоскопараллельной конструкции.
2.6 Гонкопленочные сегнетоэлектрические конденсаторы с высокой термостабильностыо параметров.
Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРИРОДЫ МЕДЛЕННЫХ РЕЛАКСАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ ОСТАТОЧНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В СЭ ПЛЕНКАХ В ПАРАЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФАЗЕ
3.1 Анализ процессов медленной релаксации емкости сегнетоэлектрических конденсаторов различной конструкции
3.2 Исследование электрофизических свойств сегнетоэлектрических элементов в широком диапазоне температур.
3.3 Физическая модель механизма релаксации остаточной емкости в структурах МСЭМ на основе пленок Вах8г1.ТЮ3 в параэлектрическом состоянии
3.4 Математическая модель релаксации объемного заряда в тонкопленочных
сегнетоэлектрических конденсаторах.
3.5 Технология изготовления тонкопленочных СЭ структур с подавленным медленным релаксационным откликом
Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В СЭ ПЛЕНКАХ В ПАРАЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ФАЗЕ.
4.1 Оптические характеристики тонких сегнетоэлектрических пленок В ЭТО.
4.2 Динамика медленной релаксации остаточной емкости в сегнегоэлектрических конденсаторах при воздействии УФ излучения
4.3 Быстродействие сегнетоэлектрических конденсаторов под воздействием УФ излучения различной мощности8Ъ
Приложение.
Заключение
Список литературы


Еще одним фактором, сдерживающим использование тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов, является сильная зависимость их диэлскфической проницаемости от температуры. Одним из перспективных методов подавления температурной зависимости диэлектрической проницаемости СЭ является использование многослойных структур с изменением состава СЭ но слоям. Исследованиям в этой области посвящено значительное число публикаций, однако отсутствует аналитический подход, позволяющий определить компонентный состав слоев необходимый для термостабилизации в заданном температурном диапазоне, отсутствуют также данные о свойствах подобных многослойных структур в СВЧ диапазоне. Таким образом, проведение исследований в данной области является актуальным как с точки зрения изучения физических свойств многослойных СЭ структур, так и технических приложений их технологии и конструирования. Цель диссертационной работы подавление медленной релаксации и температурной зависимости мкости в пленочных структурах на основе Вах8г. П для увеличения быстродействия и термостабильности СВЧ сегнетоэлектрических элементов. Вах8г. Вах8г. УФ диапазона на электрофизические свойства тонких сегнетоэлектрических пленок Вах8г. СВЧ применений за счет использования многослойных сегнетоэлектрических пленок с различным составом слоев. Установлено, что в объеме пленок Вах8г. ТЮз в структуре МСЭМ присутствуют две группы ловушечных уровней с глубинами залегания 0. В и 0. Обнаружено, что формирование границ Р1АиВах8г1. КюриВейса материала слоев. Предложен способ увеличения термостабильности свойств сегнетоэлектричсских конденсаторов за счет использования двухслойных сегнетоэлектрических пленок с определенным соотношением толщин слоев и температур фазового перехода. Возникновение и релаксация остаточной емкости после воздействия управляющего напряжения в тонкопленочных конденсаторах на основе Вах8г. ТЮ3 обусловлены наличием двух групп заряженных дефектов в объеме сегнетоэлектрической пленки с глубинами залегания 0. В кислородные вакансии и 0. Воздействие излучения ультрафиолетового диапазона ведет к радикальному уменьшению времен на несколько порядков медленной релаксации остаточной емкости в конденсаторных структурах на основе тонких пленок Вах8г1. П3. Экстремумы на спектральных зависимостях времени релаксации остаточной емкости и величин токов утечки в структурах МСЭМ жестко коррелированны и их положение определяется неоднородностью процессов фотогенерации и рекомбинации по толщине пленки. Глава 1. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ И СТРУКТУРЫ НА ИХ ОСНОВЕ ДЛЯ СВЧ ПРИМЕНЕНИЙ. В последние годы нашла свое практическое применение идея интеграции сегнетоэлектрических СЭ пленок в технологический цикл полупроводниковой микроэлектроники путем формирования многослойных тонкопленочных структур 1,2. Как оказалось, свойства СЭ материалов являются основой для значительного улучшения параметров различных типов приборов, а также для создания ряда принципиально новых устройств в микроэлектронике. Это повлекло за собою существенное возрастание интереса к СЭ пленкам, технологии их формирования и исследованию их свойств. Наиболее широкое применение СЭ пленки находят при создании устройств динамической и энергонезависимой памяти 3,4. Но следует отметить, что в настоящее время активно ведутся исследования по созданию устройств па основе СЭ пленок для СВЧ систем телекоммуникации и радиолокации 5,6. Такие устройства являются конкурентно способными, а в некоторых случаях и превосходят по ряду своих параметров устройства, выполненные на основе полупроводниковых и ферритовых материалов. Немаловажным фактором является простота конструкции и возможность использования интегральной технологии СЭ устройств, что определяет их низкую стоимость и делает СВЧ электронику с использованием СЭ перспективным направлением прикладных исследований. Свойства сегнетоэлектрических пленок. Типичный представитель СЭ сегнетова соль, двойная соль винной кислоты ККаСНЦОНгО именно е название лежит в основе термина сегнетоэлектрик. Болес простыми СЭ являются некоторые пер о вс киты, например титанах бария ВаПОз и титанах свинца РЬТЮ3.