Способ определения в широком диапазоне температур диэлектрических и сегнетоэлектрических характеристик тонкой плёнки релаксорного сегнетоэлектрика SBN60 на полупроводниковой подложке
- Авторы: Макинян Н.В.1, Павленко А.В.1,2, Попов П.В.3, Бобылев В.А.2, Матяш Я.Ю.1, Стрюков Д.В.1
-
Учреждения:
- Южный научный центр Российской академии наук
- Южный федеральный университет
- Научно-исследовательский центр прикладной метрологии – Ростест
- Выпуск: Том 74, № 4 (2025)
- Страницы: 14-20
- Раздел: ОБЩИЕ ВОПРОСЫ МЕТРОЛОГИИ И ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
- URL: https://bakhtiniada.ru/0368-1025/article/view/351205
- ID: 351205
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
Описаны перспективы применения бессвинцовых релаксорных сегнетоэлектриков со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы, например ниобата бария-стронция Sr0.6Ba0.4Nb2O (SBN60), в полупроводниковых технологиях при разработке ячеек памяти, пироэлектрических матриц и микроэлектромеханических систем. Методами диэлектрической спектроскопии исследованы диэлектрические характеристики и сегнетоэлектрические свойства тонких (600 нм) плёнок релаксорного сегнетоэлектрика SBN60, а также изучены температуры фазовых превращений в этих плёнках. Тонкая плёнка SBN60 со структурой тетрагональной вольфрамовой бронзы синтезирована на подложке полупроводника Si(001). Для роста плёнок использован метод высокочастотного катодного распыления в атмосфере кислорода. Методом рентгено-дифракционного анализа показано, что плёнки SBN60 являются однофазными, беспримесными и c-ориентированными (параметр элементарной ячейки с=0,3932 нм). По данным атомно-силовой микроскопии рельеф поверхности плёнок однородный, не содержит каверн, пор или иных дефектов поверхности. Разработан способ экспериментального определения диэлектрической проницаемости и степени её дисперсии, который основан на результатах измерения высокочастотных вольт-фарадных зависимостей конденсаторной структуры металл/SBN60/Si(001) при фиксированной температуре из диапазона 83–473 K и позволяет также определить температуры фазовых переходов как из параэлектрической в сегнетоэлектрическую фазу, так и между различными сегнетоэлектрическими фазами. Показано, что температура зарождения полярных нанообластей в анализируемой плёнке составляет 383 K. Освещены перспективы использования данного способа для анализа свойств гетероструктур металл-сегнетоэлектрик-полупроводник.
Об авторах
Н. В. Макинян
Южный научный центр Российской академии наук
Email: norair.makinyan@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0007-6748-3026
А. В. Павленко
Южный научный центр Российской академии наук ; Южный федеральный университет
Email: tolik_260686@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8066-4955
SPIN-код: 9243-5594
П. В. Попов
Научно-исследовательский центр прикладной метрологии – Ростест
ORCID iD: 0000-0001-8435-4356
В. А. Бобылев
Южный федеральный университет
Email: bobylev@sfedu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2214-0616
Я. Ю. Матяш
Южный научный центр Российской академии наук
Email: matyash.ya.yu@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-1725-5635
Д. В. Стрюков
Южный научный центр Российской академии наук
Email: 6strdl@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5597-3801
Список литературы
Гриценко В. А., Исламов Д. Р. Физика диэлектрических пленок: механизмы транспорта заряда и физические основы приборов памяти. Параллель, Новосибирск (2017). https://www.elibrary.ru/otdnyb Воротилов К. А., Сигов А. С. Сегнетоэлектрические запоминающие устройства. Физика твёрдого тела, 54, 843–848 (2012). https://www.elibrary.ru/rcsplb Павленко А. В., Зинченко С. П., Стрюков Д. В., Ковтун А. П. Наноразмерные пленки ниобата бария-стронция: особенности получения в плазме высокочастотного разряда, структура и физические свойства. Издательство ЮНЦ РАН, Ростов-на-Дону (2022). Shvartsman V. V., Lupascu D. C. Lead-Free Relaxor Ferroelectrics. Journal of the American Ceramic Society, 95, 1–26 (2012). https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2011.04952.x ; https://www.elibrary.ru/PHYXSH Ivanov S., Kostsov E. G. Uncooled thermally uninsulated array element based on thin strontium barium niobate pyroelectric films. IEEE Sensors Journals, 20, 9011–9017 (2020). https://doi.org/10.1109/JSEN.2020.2987633 ; https://www.elibrary.ru/vrgepz Сигов А. С., Мишина Е. Д., Мухортов В. М. Тонкие сегнетоэлектрические пленки: получение и перспективы интеграции. Физика твёрдого тела, 52(4), 709–717 (2010). https://www.elibrary.ru/rcrudp Mulaosmanovic H., Breyer E. T, Dünkel S. et al. Ferroelectric field-effect transistors based on HfO2: a review. Nanotechnology, 32, 502002 (2021). https://doi.org/10.1088/1361-6528/ac189f ; https://www.elibrary.ru/vnzvfh Yoon I., Chang M., Ni K. et al. A FerroFET-based in-memory processor for solving distributed and iterative optimizations via least-squares method. IEEE Journal on Exploratory Solid-State Computational Devices and Circuits, 5, 132–141 (2019). https://doi.org/10.1109/JXCDC.2019.2930222 Павленко А. В., Ильина Т. С., Киселев Д. А., Стрюков Д. В. Фазовый состав, кристаллическая структура, диэлектрические и сегнетоэлектрические свойства тонких плёнок Ba2NdFeNb4O15, выращенных на подложке Si(001) в атмосфере кислорода. Физика твёрдого тела, 65(4), 587–593 (2023). https://doi.org/10.21883/FTT.2023.04.55295.13 ; https://www.elibrary.ru/euobty Zhang J. J., Sun J., Zheng X. J. A model for the C-V characteristics of the metal-ferroelectric-insulator-semiconductor structure. Solid-state electronics, 53, 170–175 (2009). https://doi.org/10.1016/j.sse.2008.10.012 ; https://www.elibrary.ru/kplmmt Гуртов В. А. Твердотельная электроника: учеб. пособие. ПетрГУ, Петрозаводск (2004). https://www.elibrary.ru/qmofjd Pavlenko A. V., Stryukov D. V., Kovtun A. P. et al. Synthesis, structure, and dielectric characteristics of Sr0.61Ba0.39Nb2O6 single crystals and thin films. Physics of the Solid State, 61, 244–248 (2019). https://doi.org/10.1134/S1063783419020185 ; https://www.elibrary.ru/hwwkmq Макинян Н. В., Павленко А. В. Диэлектрические характеристики гетероэпитаксиальных тонких пленок Sr 0.60Ba0.40Nb2O6, выращенных на подложке Pt(001)/MgO(001). Физика твёрдого тела, 65(11), 1957–1963 (2023). https://doi.org/10.61011/FTT.2023.11.56550.192 ; https://www.elibrary.ru/huffgb
Дополнительные файлы
