Многослойные структуры на эффекте сильного поля в сегнетоэлектрических пленках

• Автор: Прудан, Александр Михайлович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 253 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПЛАНАРНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ЭФФЕКТЕ СИЛЬНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО ПОЛЯ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПЛЕНКЕ

1.1 Электрически управляемые компоненты СВЧ электроники

на сегнетоэлектриках.

1.2 Критерий сильного электрического поля

для виртуального сегнетоэлектрика

1.3 Распределение электрического ноля в планарных конденсаторах

1.4 Структурные характеристики пленок титаната стронция на сапфире

1.5 Нелинейные свойства конденсаторов с СЭ пленкой
в высокотемпературной Г Тс области
Выводы по главе
2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ СЭ ПЛЕНКИ
В СОСТАВЕ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ
2.1. Диагностика проницаемости пленочного сегнетоэлектрика
в составе планарного конденсатора
2.2. Двукратное изменение электрическим полем диэлектрической проницаемости виртуального сегнетоэлектрика
2.3. Температурное поведение проницаемости пленочных
образцов титаната стронция
2.4. Рекристаллизация СЭ пленки и ее
диэлектрическая проницаемость
2.5. Экстремальное поведение производной от обратной проницаемости
пленок вгТЮз в режиме заданной поляризации
2.6. Электрострикционная поправка к диэлектрической проницаемости
СЭ пленки в многослойной структуре
Выводы по главе
3. РЕЛАКСАЦИЯ ЗАРЯДА В МДМ СТРУКТУРАХ
НА ТИТАНАТЕ СТРОНЦИЯ
3.1. Электропроводность МДМ структур
на основе высокоомных кристаллов
3.2. Параметры контакта металл титанат стронция
3.3. Остаточное электрическое поле в 8гТ.
Электрокалорическое исследование
3.4. Диагностика остаточного поля методом
электронпозитронной спектроскопии
3.5. Релаксация емкости при саморазряде
СЭ планарного конденсатора
3.6. Индуцированное электрическим полем необратимое
изменение свойств планарного конденсатора
Выводы по главе
4. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ
СТРУКТУР С СЭ ПЛЕНКОЙ И ИХ ПРИМЕНЕИЕ
4.1. Диэлектрические потери в сегнетоэлектриках
со структурой перовскита
4.2. Избыточные потери в электродах планарного конденсатора
с сегнетоэлектрической пленкой
4.3. Технические характеристики варактора на пленке БгТЮз
для СВЧ приложений
4.4. Управляемые СВЧ устройства с варакторами на эффекте
сильного поля в пленке титаната стронция
4.4.1. Фазовращатель на основе нагруженной микрополосковой линии
4.4.2. 0 градусный ФВ дециметрового диапазона
4.4.3. Четырехзвенный полоснопропускающий фильтр сантиметрового диапазона
4.4.4. Перестраиваемый полоснопропускающий фильтр сантиметрового диапазона на кольцевых резонаторах
4.5. Электрический способ получения температурностабильной
характеристики перестраиваемого СВЧ устройства с СЭ элементами 8 Выводы по главе
ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


ВАХ многослойной структуры на эффекте сильного поля в СЭ пленке при Т = 0 К соответствует этому условию, а ее емкость релаксирует из состояния с сильным (Е ~ я В/м) полем с максимальной скоростью ((dC/dt)/С ~ 0,1 с'1), достаточной для реализации режима кратковременного подключения источника напряжения к структуре при се работе в составе управляемого СВЧ устройства. В/м, является перспективной основой сегнетоэлек-трических элементов СВЧ электроники. Материалы диссертационной работы докладывались на конференциях различного уровня. Всесоюзные научные конференции: “ Методы и средства измерений электромагнитных характеристик радиоматериалов на ВЧ и СВЧ” Новосибирск, г. Микроэлектроника СВЧ” Новгород, г. Микроэлектроника СВЧ” Ленин! XII Всесоюзная конференция по физике сегнето-электриков (ВКС-). Черновцы, г. XVI Всесоюзная конференция по физике диэлектриков, г. Томск, г. XII Всесоюзная конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС-), г. Ростов-на-Дону, г. XIII конференция по физике сегнетоэлектриков г. Тверь, г. XV Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС - XV), г. Ростов- на - Дону, г. Азов, г. Международные научные конференции: Четвертая Международная конференция по сегнетоэлектричеству (МКС-4), г. Ленинград, г. X международный симпозиум «Тонкие пленки в микроэлектронике», г. Ярославль, г. Mexico, USA, ; The tenth international school on vacuum, electron and ion technologies, Varna, Bulgaria, ; ,h European Microwave Conference. European Microwave Conference, Jerusalem ; X международная крымская микроволновая конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии», г. Севастополь, г. International Symposium on Integrated Ferroelectrics, Colorado USA, . По теме диссертации опубликовано печатных работ, в их числе статей, докладов на конференциях и тезисов докладов. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 9 наименований. Диссертация изложена на 3 страницах машинописного текста, которые содержат рисунков и 6 таблиц. СВЧ электроники с электрически управляемыми характеристиками. Управляемые компоненты СВЧ электроники реализуют в виде конструкций конденсаторного тина. В упрощенном представлении - это структуры типа металл - диэлектрик - металл (МДМ). Отношение геометрического размера МДМ структуры (Г) к длине волны электромагнитного поля СВЧ диапазона (? С(П)). В другом случае (X ~ Ь) -это волноведущая структура, погонная емкость которой (соответственно, и фазовая скорость электромагнитной волны) зависит от управляющего напряжения. С ~ 1. Ь « 0 мкм и площади электродов 8(мкм2) ~ ‘ Ь(мкм). Такие микро конденсаторы были созданы (рис. СВЧ устройствах [1, 2]. Топология верхнего микроэлектрода (2 - рис. Через точечный контакт между проводником игольчатой формы и металлической пленкой, покрывающей поверхность сегнетоэлектрической пластины, пропускался постоянный ток. При этом, возникал механически прочный контакт между иглой и металлической пленкой, а в результате перегрева пленки происходило ее удаление из области, окружавшей контакт. Созданные по такой технологии конденсаторы на пластине из твердого раствора (Ва,П)Оз (ВК-7) толщиной Ь = мкм имели емкость С(0) = I рР, которая уменьшалась в два раза иод действием управляющего напряжения и=0 V [2]. Технология не обеспечивала получение конденсатора с точно заданным номиналом. По этой причине микро конденсаторы (рис. Необходимо отметить, что в настоящее время в научных кругах обсуждается вопрос создания плоскоиараллельного СВЧ сегнетоэлектрического конденсатора, конструктивно повторяющего полупроводниковый варактор. Планарный тип конструкции сосредоточенного конденсатора на сегнетоэлектри ческой пленке наиболее полно удовлетворяет требования СВЧ электроники. На рис. В литературе отсутствует информация о практической реализации конденсаторов типа рис. Рис. Конструкция плоскопараллельного конденсатора с сегнетоэлектри-ческим заполнением для СВЧ приложений [1,2]. Рис. Двух электродный планарный конденсатор с пленкой сегнетоэлек-трика. Ь; 3 - диэлектрическая подложка толщиной Н; ь- зазор между электродами.