Плёнки BaxSr1-xTiO3 и структуры на их основе для перестраиваемых устройств СВЧ диапазона

• Автор: Гагарин, Александр Геннадиевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 135 с. : ил.

Оглавление.
Введение.
Глава 1. Применение сегнетоэлектрических плнок в ВЧ и СВЧ диапазоне обзор литературы.

1.1 СВЧ свойства сегнетоэлектрических плнок Ва, БгТЮз

1.2 Технологии получения сегнетоэлектрических плнок

1.3 Перестраиваемые СВЧ элементы на основе СЭ плнок

1.4 Методики измерения СВЧ свойств СЭ тонких плнок.

1.5 Электрофизические свойства перестраиваемых СВЧ элементов на основе СЭ плнки

1.5 Электрофизические свойства перестраиваемых СВЧ элементов на основе СЭ плнки

1.6 СВЧ устройства на основе сегнетоэлектрических плнок

Глава 2. Методики и результаты измерения СВЧ свойств сегнетоэлектрических плнок

2.1 Методики измерения СВЧ свойств сегнетоэлектрических плнок
2.1.1 Безэлектродныс измерения параметров СЭ плнок
2.1.2 Измерения на основе щелевот резонатора с СЭ плнкой в волноводе.
2.2 Результаты измерений СВЧ свойств сегнетоэлектрических плнок
2.2.1 Выбор состава для применения в диапазоне СВЧ.
2.2.2 Исследование зависимости свойств от толщины пленки.
2.2.2 Исследование зависимости свойств от толщины плнки.
2.2.3 Исследования свойств керамических плнок ВБТО методом частично заполненного волноводного резонатора.
2.2.4. Исследования свойств СЭ плнок Вао.зБгоУПОз в диапазоне около ГГц.
Глава 3. Ссгнетоэлектрический МДМ конденсатор для СВЧ и ВЧ применений
3.1. Технология создания СЭ МДМ конденсаторов.
3.2. Конструкция МДМконденсатора на основе СЭ плнки.
3.3. Свойства СВЧ МДМ конденсатора на основе СЭ плнки
Глава 4. Релаксация мкости СЭ конденсатора при воздействии импульсных электрических нолей.
4.1 Методика измерений
4.2 Экспериментальные результаты
4.3 Анализ экспериментальных результатов
Глава 5. СВЧ устройства на основе сегнетоэлектрических плнок
5.1 Параметр качества перестраиваемого элемента, включнного в СВЧ резонатор, и фильтра на их основе.
5.1.1 Характеристики фильтра на основе СЭ перестраиваемых элементов
5.2 Параметр качества ФВ на основе перестраиваемого фильтра.
5.3 Параметр качества ФВ на основе перестраиваемой линии передачи.
5.3.1 Оценка предельного параметра качества СЭ ВЩЛ фазовращателя на основе измерения ВЩЛ резонатора.
5.4 Фазовращатель на основе СЭ волноводнощелевой линии передачи
5.4.1 Предварительная оценка параметра качества СЭ ВЩЛ фазовращателя
5.4.2 Конструкция и результаты измерения СЭ ВЩЛ фазовращателя.
Заключение
Приложение
Список литературы


Разработан метод определения предельно достижимого параметра качества фазовращателя на основе линии передачи с СЭ плёнкой путём измерения характеристик резонатора на основе отрезка данной линии. Отработана технология формирования СВЧ МДМ конденсаторов на основе тонкой ВБТО плёнки; найден состав плёнок твёрдого раствора Ва^п. ДЮз, обеспечивающий наилучшие параметры для СВЧ применений. Предложены методики измерения параметров структур на основе СЭ плёнок в диапазоне частот (^-) ГГц, позволяющие определять потери в СЭ пленке и металлических элементах структуры. На основе эквивалентной схемы и экспериментальной проверки её корректности сформулированы рекомендации по разработке конструкции СВЧ МДМ конденсаторов. Разработаны рекомендации по технологическим условиям формирования границ СЭ/металл в конденсаторах для улучшения их быстродействия. Предложено использование УФ-облучсния СЭ конденсаторов для подавления остаточной поляризации после воздействия электрического поля. Разработан и испытан волноводно-щелевой фазовращатель на основе ВБТО плёнки для работы на частоте ГГц; фазовращатель продемонстрировал параметр качества град/дБ, что на 1рад/дБ превышает результаты для устройств на основе СЭ плёнок, описанных в литературе. Министерства Образования Российской Федерации «Разработка элементной базы и устройств СВЧ радиоэлектроники на основе сегнетоэлектриче-ских пленок» (код проекта: 8. Министерства Образования и Науки Российской Федерации «Исследование неравновесных процессов в сегнетоэлектриках кислородно - октаэдрического типа в условиях облучения электромагнитным полем ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов» (код проекта: РНП 2. США «Перспективныс устройства электроники на основе управляемых диэлектрических элементов для систем связи и локации» (“Next generation electronics based on tunable dielectric components for communication and radar systems”) совместно с государственной лабораторией NREL (США) (№ ААТ-3-7-). Максимальное значение параметра качества для СВЧ применений при комнатной температуре для плёнок Ва*$Г|. ТЮз, полученных магнетронным распылением на подложках AI2O3, достигается при составе х - 0. При частотах свыше ГГц основной вклад в СВЧ потери тонкоплёночных МДМ (Pt/BaojSrojTiCb/Cu) конденсаторов при реактансе ёмкости Ом вносят диэлектрические потери, что позволяет использовать в качестве нижнего электрода платину толщиной не более 0 нм. Формирование контакта Pt/BSTO в кислородной атмосфере позволяет подавить процессы медленной релаксации диэлектрической проницаемости и обеспечить управляемость сегнетоэлектрических структур К > 2. Увеличение управляемости СЭ плёнки при сохранении её параметра качества снижает общие потери в фазовращателе, за счёт уменьшения потерь в металлических элементах. Фазовращатели на основе щелевых линий передачи с плёнкой Вао. БгоУПОз обеспечивают параметр качества град/дБ на частоте ГГц при быстродействии по управлению менсс 0 не. International Symposium on Integrated Ferroelectrics. May - 1 June, , Nara, Japan. International Symposium on Integrated Ferroelectrics. March 9 - , . Colorado Springs, Colorado, USA. International Symposium on Integrated Ferroelectrics. May 8 - , . Bour-deaux, France. Международная конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии", - сентября , Севастополь, Украина. Международная конференция "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии", - сентября , Севастополь, Украина. Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-7), June - , , St. Petersburg, Russia. Р^сШждународная научно-техническая конференция «Электроника и Информатика - », Зеленоград, Россия. Nanoelectronics Days », Forschungszentrum Julich, Germany, February 9-, , Julich, Germany. International Conference on Microwave Materials and Their Applications, - June, , Oulu, Finland. European Microwave Conference, 4-6 October , Paris, France. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Санкт-Петербургского Государственного Электротехнического Университета (ЛЭТИ) (С. Петербург, - гг).