Способ определения в широком диапазоне температур диэлектрических и сегнетоэлектрических характеристик тонкой плёнки релаксорного сегнетоэлектрика SBN60 на полупроводниковой подложке

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт 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

Email: PetVP@rostest.ru
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

  1. 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
  2. Воротилов К. А., Сигов А. С. Сегнетоэлектрические запоминающие устройства. Физика твёрдого тела, 54, 843–848 (2012). https://www.elibrary.ru/rcsplb
  3. 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).
  4. 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
  5. 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
  6. 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
  7. 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
  8. 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
  9. 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
  10. 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
  11. Гуртов В. А. Твердотельная электроника: учеб. пособие. ПетрГУ, Петрозаводск (2004). https://www.elibrary.ru/qmofjd
  12. 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
  13. 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

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».