WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

4. Измерение частотно-зависимого Рис. 6. Распределение поляризации по толщине пленки, полупироэлектрического тока ченной с помощью метода LIMM. 1 — самополяризованное состояние, 2, 3 — результат приложения к пленке положиМетодика измерения и обработки частотно-зависительного напряжения (+8 и +15 V соответственно), а 5, 6 — мого пироэлектрического отклика при ИК-лазерном оботрицательного напряжения (-8 и-15 V соответственно), лучении образца подробно описана в [22]. Компьютерная 4 — после старения в течение суток пленки, поляризованной обработка сигнала проводилась в предположении, что напряжением +15 V.

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. Самополяризация и миграционная поляризация в тонких пленках... величины, составляющей 50-60% от первоначальной. Охлаждение образца до комнатной температуры приСтоль значительный эффект старения характерен для водит к увеличению спонтанной поляризации в соответпьезоэлектрических материалов с высокой концентраци- ствии с ее температурной зависимостью. Это ведет к ей подвижных зарядов, миграция которых приводит к усилению деполяризующего поля, в свою очередь привочастичной экранировке поляризованного состояния. дящего к увеличению миграционной поляризации »-P2».

Обращает на себя внимание асимметрия относительно Отметим, что петли диэлектрического гистерезиса оси абсцисс кривых P(x/d), полученных при поляриза- дают возможность определить величину поля смещения, ции образца напряжением +15 и -15 V (см. кривые 3 наведенного миграционной поляризацией. Однако в слуи 6). Асимметрия указывает на то, что полем -15 V чае неоднородно заполяризованной пленки, как в нашем не удается переполяризовать значительную часть объема случае, величина смещающего поля представляет собой пленки со стороны нижнего электрода. Это означает, некоторую усредненную величину.

что локальное поле, сформированное зарядами у нижней Можно предполагать, что механизм зарядки нижнего границы структуры, может быть весьма значительным интерфейса носителями заряда (электронами — как в (в данном случае не менее 150 kV/cm). нашем случае — либо дырками, когда основными дефектами структуры являются вакансии по свинцу или вакансии других ионов, расположенных в кубооктаэдри5. Обсуждение полученных ческих положениях) и возникновение самополяризации результатов носят универсальный характер для тонкопленочных сегнетоэлектриков со структурой перовскита.

Проведенные в работе исследования свидетельствуют Появление незначительного по сравнению с нижним в пользу того, что введение значительного избыточно- интерфейсом поляризованного состояния на верхнем инго количества оксида свинца в пленку ЦТС приводит: терфейсе структуры не поддается однозначной интерпре1) к появлению кислородных вакансий и как следствие тации. Возможно, что некоторое количество электронов к электронному типу проводимости в пленке; 2) к за- осаждается на верхнем интерфейсе структуры и захварядке нижнего интерфейса сегнетоэлектрического тон- тывается на ловушки, создаваемые включениями оксида копленочного конденсатора отрицательными зарядами и свинца. Однако это предположение требует проведения образованию миграционной поляризации; 3) к возникно- дополнительных исследований.

вению самополяризованного состояния вблизи нижнего интерфейса пленки; 4) к образованию незначительного Список литературы по сравнению с нижним интерфейсом встречно направленного поляризованного состояния вблизи верхнего [1] D.L. Polla. Microelectron. Eng. 29, 51 (1995).

интерфейса структуры.

[2] R.W. Whatmore. Ferroelectrics 225, 179 (1999).

Результаты работы позволяют представить следую[3] G. Gerlach, G. Suchaneck, R. Kohler, T. Sandner. Ferroщую картину возникновения самополяризации в таких electrics 230, 109 (1999).

пленках ЦТС. В процессе охлаждения пленки ЦТС [4] D.F. Jenkins, W.W. Clegg, G. Velu, E. Cattan, D. Remiens.

после ее кристаллизации в структуру перовскита при Ferroelectrics 224, 259 (1999).

температурах 520-550C на приповерхностные (лока- [5] N.F. Foster. J. Appl. Phys. 40, 420 (1969).

лизованные) состояния нижнего интерфейса конденси- [6] А.В. Гориш, В.П. Дудкевич, М.Ф. Куприянов, А.Е. Панич, А.В. Турик. Пьезоэлектрическое приборостроение.

руются электроны присутствующих в объеме пленки Т. 1: Физика сегнетоэлектрической керамики. Издателькислородных вакансий. Поле этих зарядов (электронов) ское предприятие редакции фурнала «Радиотехника», М.

при температурах ниже температуры Кюри поляризует (1999). 368 с.

область пленки вблизи нижнего интерфейса. Для того [7] M. Adachi, T. Matsuzaki, N. Yamada, T. Shiosaki, A. Kawaчтобы поляризовать пленку ЦТС, это поле может быть bata. Jpn. J. Appl. Phys. 26, 550 (1987).

слабым, так как значения коэрцитивных полей вблизи [8] R. Kohler, N. Neumann, N. He, R. Bruchhaus, W. Wersing, точки Кюри относительно малы. Высокая концентрация M. Simon. Ferroelectrics 201, 83 (1997).

локализованных состояний на нижней границе раздела [9] G. Suchaneck, R. Kohler, P. Padmini, T. Sandner, J. Frey, может быть обусловлена рядом причин, среди которых G. Gerlach. Surf. Coatings Technol. 116, 1238 (1999).

[10] M. Schreiter, R. Bruchhaus, D. Pitzer, W. Wersing. Proc.

наиболее существенными нам представляются кристалEleventh IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics лические нарушения структуры, наличие дефектов и (ISAF XI’ 98). Montreux, Switzerland (august 24–27 1998).

инородных включений, например фазы PbO, химическое P. 181.

взаимодействие, взаимодиффузия и т. д. Следует отме[11] R. Bruchhaus, D. Pitzer, M. Schreiter,W. Wersing. J. Electrocer.

тить, что сама по себе зарядка нижнего интерфейса 3, 2, 151 (1999).

тонкопленочного конденсатора означает появление в [12] A.L. Kholkin, K.G. Brooks, D.V. Taylor, S. Hiboux, N. Setter.

сегнетоэлектрической пленке миграционной поляризаIntegrated Ferroelectrics 22, 525 (1998).

ции, поскольку в данном случае интерфейс играет роль [13] M. Kobune, H. Ishito, A. Mineshige, S. Fujii, R. Takayama, границы зерна. A. Tomozawa. Jpn. J. Appl. Phys. 37, 5154 (1998).

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып. 744 И.П. Пронин, Е.Ю. Каптелов, Е.А. Тараканов, Т.А. Шаплыгина, В.П. Афанасьев, А.В. Панкрашкин [14] V.P. Afanasjev, A.A. Petrov, I.P. Pronin, E.A. Tarakanov, E.Yu. Kaptelov. J. Graul. J. Phys.: Cond. Matter 13, 39, (2001).

[15] D. Dimos, W.L. Warren, M.B. Sinclair, B.A. Tuttle, R.W. Schwartz. J. Appl. Phys. 76, 7, 4305 (1994).

[16] G.E. Pike, W.L. Warren, D. Dimos, B.A. Tuttle, R. Ramesh, J. Lee, V.G. Keramidas, J.T. Evans. Appl. Phys. Lett. 66, 4, 484 (1995).

[17] W.L. Warren, B.A. Tuttle, D. Dimos, G.E. Pike, H.N. Al-Shareef, R. Ramesh, J.T. Evans. Jpn. J. Appl. Phys. 35 (Pt 1), 2, 1521 (1996).

[18] E.G. Lee, J.K. Lee, J.-Y. Kim, J.G. Lee, H.M. Jang, S.J. Kim.

J. Mater. Sci. Lett. 18, 2025 (1999).

[19] В.П. Афанасьев, С.В. Богачев, Н.В. Зайцева, Е.Ю. Каптелов, Г.П. Крамар, А.А. Петров, И.П. Пронин. ЖТФ 66, 6, 160 (1996).

[20] S.B. Lang. Ferroelectrics 106, 269 (1990).

[21] S.B. Lang. Ferroelectrics 118, 343 (1991).

[22] G. Suchaneck, Th. Sandner, R. Kohler, P. Padmini, G. Gerlach, V.P. Afanasjev, E.A. Tarakanov. Proc. Eleventh IEEE Int.

Symp. on Applications of Ferroelectrics (ISAF XI’ 98). Montreux, Switzerland (august 24–27 1998). P. 187.

[23] В.П. Афанасьев, Г.Н. Мосина, А.А. Петров, И.П. Пронин, Л.М. Сорокин, Е.А. Тараканов. Письма в ЖТФ 27, 11, (2001).

[24] Zh. Song, W. Ren, L. Zhang, Ch. Lin. Thin Solid Films 353, 25 (1999).

[25] K. Yamakawa, O. Arisumi, K. Okuwada, K. Tsutsumi, T. Katata. Proc. Eleventh IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics (ISAF XI’ 98). Montreux, Switzerland (august 24-27 1998). P. 159.

[26] Zh.-J. Wang, R. Maeda, K. Kikuchi. Jpn. J. Appl. Phys.

38 (Pt 1), 9B, 5242 (1999).

[27] K. Okazaki. Ceramic Engineering for Dielectrics. Tokyo (1969).

[28] Yu Xu. Ferroelectric materials and their applications.

N. Holland, Amsterdam–London–N. Y.–Tokyo (1991). 391 p.

[29] П.В. Ковтуненко. Физическая химия твердого тела. Кристаллы с дефектами. Высш. шк., М. (1993). 352 с.

[30] О.Ф. Луцкая, Е.А. Когновицкая. Неорган. материалы. 35, 3, 348 (1999).

[31] T. Kala. Phase Trans. 36, 65 (1991).

Физика твердого тела, 2002, том 44, вып.

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.