Получение и свойства тонких сегнетоэлектрических пленок титаната свинца

• Автор: Яценко, Сергей Олегович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 115 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И СВОЙСТВА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОНКИХ ПЛЕНОК
1 Л.Особенности сегнетоэлектричества в тонком слое
1.2. Методы получения сегнетоэлектрических тонких пленок
1.3.Технологии получения и диэлектрические свойства тонких пленок титаната свинца
ГЛАВА II. ЛАЗЕРНОЕ ОКСИДИРОВАНИЕ КРЕМНИЯ И ТИТАНА В СРЕДНЕМ И БЛИЖНЕМ ИК-
ДИАПАЗОНЕ
2.1.Основные экспериментальные результаты по
лазерно-термическому оксидированию кремния
2.2.ОСНОВНЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПО ЛАЗЕРНО-СТИМУЛИРОВАННОМУ ОКСИДИРОВАНИЮ ТИТАНА В БЛИЖНЕМ ИК-ДИАПАЗОНЕ
2.3. СТАЦИОНАРНОЕ КИНЕТИЧЕСКОЕ УРАВНЕНИЕ ЛАЗЕРНО-СТИМУЛИРОВАННОГО ОКСИДИРОВАНИЯ ТИТАНА
2.4. СТРУКТУРА ПЛЕНОК ОКСИДА ТИТАНА, ПОЛУЧЕННЫХ
ЛАЗЕРНО- СТИМУЛИРОВАННЫМ ОКСИДИРОВАНИЕМ
2.5.Основные экспериментальные результаты и их
обработка

ГЛАВА III.МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЕВ
ТИТАНАТА СВИНЦА И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА
3.1.Синтез пленок титаната свинца на подложках из монокристаллического кремния
3.2.Синтез пленок титаната свинца на подложках из поликристаллического титана
ГЛАВА IV. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК ТИТАНАТА СВИНЦА
4.1.0сцилографический метод исследования петель гистерезиса
4.2.Температурная зависимость диэлектрической
проницаемости
4.3.Зависимость коэрцитивного поля пленок от
толщины
4.4.Формирование доменной структуры в сегнето-электрических пленках
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы.
Существуют новые требования современной техники, которые не могут быть удовлетворены использованием только объемных сегнетоэлектриков. Таковыми являются: миниатюризация устройств, снижение их энергоемкости, повышение чувствительности и быстродействия элементов при одновременном уменьшении управляющих полей, и ряд других. Интерес к сег-нетоэлектрическим пленкам не является только утилитарным. Проблема сегнетоэлектричества в тонком слое - это часть общей проблемы исследования свойств вещества в квазидвумерном состоянии. Известны тонкопленочные технологии, некоторые из которых пригодны для синтеза сегнетоэлектрических тонких пленок. В настоящее время наиболее распространенными методами являются магнетронное или лазерное распыление с использованием в качестве мишеней объемных сегнетоэлектриков (керамики) и металлоорганический синтез (золь-гель технология) на различные подложки. Это довольно дорогостоящие методы, требующие специального сложного оборудования, при этом с не всегда воспроизводимыми результатами.
Сегнетоэлектрические материалы в тонкопленочном состоянии изучены значительно меньше, чем в виде объемных образцов, что связано и с особенностями тонкопленочных технологий, и с особенностями систем с определяющей ролью поверхности, к которым относятся гетерогенные тонкопленочные структуры (необходимо отметить, что любое вещество в виде тонкой пленки можно синтезировать и исследовать только в составе довольно сложной гетеросистемы, включающей подложку, систему контак-
слой титана был окислен при 700° С, а внешний слой свинца при 300°С (при этом слой Т1О2 является барьером для диффузии в РЬО) и окончательного этапа отжига при 700°С оксиды свинца и титана вступают в реакцию, приводящую к образованию стехиометрического РЬТЮз с перовскитной структурой.К сожалению, какие-либо сведения о диэлектрических свойствах, полученных описанным методом пленок, отсутствуют.
Хорошие перовскитоподобные пленки того же состава получены японскими исследователями, использовавшими аналогичный метод раздельного (поочередного) испарения мишеней свинца и титана [74,75]. Использовались стеклянные подложки ( толщины пленок на них достигали 5 мкм), а также кремниевые. Диэлектрические измерения самой пленки произвести не представилось возможным, поэтому авторы приводят результаты измерений диэлектрической проницаемости структуры 8 (Р1/РЬТЮ3/8Ю2/31) = 60-100 и тангенса угла потерь 1§5=0,02-0,06 (измерительная частота 1кГц).
В последние 2-3 года в литературе стали появляться работы, описывающие синтез пленок титаната свинца с помощью твердофазных реакций при нагреве системы слоев РЬО и ТЮ2 [76], а также распылением этих оксидов [77].В частности, в данной работе пленки напылялись на подложку 81/8Ю2 , а в состав мишеней помимо РЬО и ТЮ2 входили диспергирующий агент (эфир), связывающий реагент, пластификатор и растворитель. Стехиометрические пленки получались при