Диэлектрическая дисперсия, старение и усталость тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ
|
Смирнов, Алексей Леонидович
АВТОР
|
||||
|
кандидата физико-математических наук
УЧЕНАЯ СТЕПЕНЬ
|
||||
|
Воронеж
МЕСТО ЗАЩИТЫ
|
||||
|
2007
ГОД ЗАЩИТЫ
|
|
01.04.07
КОД ВАК РФ
|
||
|
|
||||
На правах рукописи
Смирнов Алексей Леонидович
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДИСПЕРСИЯ, СТАРЕНИЕ И УСТАЛОСТЬ ТОНКИХ ПЛЕНОК ТИТАНАТА СВИНЦА И ЦИРКОНАТА-ТИТАНАТА
СВИНЦА
Специальность 01 04 07 - физика конденсированного состояния
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук
□□3177ЭЭ6
Воронеж-2007
003177996
Работа выполнена в Воронежском государственном университете
Научный руководитель доктор физико-математических наук,
профессор
Сидоркин Александр Степанович
Официальные оппоненты доктор физико-математических наук,
профессор,
Короткое Леонид Николаевич
доктор физико-математических наук, профессор
Чернышев Вадим Викторович
Ведущая организация Московский государственный институт
радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)
Защита диссертации состоится " 20 " декабря 2007г в 15 час 40 мин на заседании диссертационного совета Д 212 038 06 при Воронежском государственном университете по адресу 394006, г Воронеж, Университетская пл 1, ауд 428
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета Автореферат разослан " 20 "
Ученый секретарь диссертационного совета
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы Несколько десятилетий продолжается интенсивное изучение тонких сегнетоэлектрических пленок Это объясняется как многочисленными установленными, так и потенциальными преимуществами пленок по сравнению с объемными материалами - прежде всего миниатюризацией устройств, уменьшением управляющих полей, хорошей совместимостью с полупроводниковыми материалами, традиционно используемыми в электронике, и т п В связи с этим актуальным остается вопрос, связанный с оптимизацией технологии получения тонких пленок с высокими сегнетоэлектрическими свойствами
Многочисленные преимущества пленок титаната свинца и цирконата-тита-ната свинца, включая большое значение переключаемой поляризации, позволяют отнести их к наиболее перспективным материалам в частности для создания устройств энергонезависимой памяти с большой емкостью При этом существует еще множество проблем, сдерживающее широкое коммерческое внедрение подобных устройств Таковыми являются, например, процессы старения и усталости (ухудшение свойств со временем и уменьшение переключаемого заряда при многократно новшряющемся переключении) К настоящему времени предложен целый ряд возможных механизмов усталости в тонких пленках В то же время ясное понимание причин, обуславливающих старение и усталость тонкопленочных сегнетоэлектрических материалов, в частности, кислородосодержащих пленок со структурой перовскита, таких как титанат свинца и цирконат-титанат свинца, отсутствует, что также делает актуальным изучение процессов переключения и диэлектрических характеристик данных материалов
Тема диссертационной работы поддержана грантом ЯиХО-010-У2-06 «Нелинейные явления в наноразмерных твердотельных структурах при воздействии внешних полей» по совместной программе С1ШР и Минобрнауки «Фундаментальные исследования и высшее образование» (2006-2007), грантом 2007-3-1 307-01 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме «Твердотельные наноструктуры для электронной и оптической техники нового поколения», грантом Российского фонда фундаментальных исследований N 04-02-16433-а, (2004-2006 гг)
Целью настоящей работы является экспериментальное исследование частотных и температурных зависимостей диэлектрических и переполяризационных свойств тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца и их стабильности под действием внешнего переменного электрического поля
В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи
• получение пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца методом магнетронного напыления и с помощью золь-гель технологии,
• анализ фазового состава и микроструктуры поверхности образцов полученных пленок для оптимизации технологии их получения,
• исследование комплексной диэлектрической проницаемости в широком частотном и температурном диапазонах,
• определение закономерностей переключения поляризации в тонких пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца,
• изучение процессов старения и усталости в тонких пленках титаната и цирконата-титаната свинца под действием внешнего переключающего электрического поля
Объект и методики исследования.
Объектом исследования являлись тонкие пленки титаната свинца и цирконата-
титаната свинца толщиной от 0,2 до 1 мкм на различных подложках Фазовый
состав и преимущественная ориентация кристаллитов в пленках контролировались
методом рентгенофазового анализа с применением дифрактометра ДРОН-ЗМ
Расшифровка полученных дифрактограмм выполнена с использованием базы
данных Powder Diffraction File (PDF-2) Структурные параметры пленок титаната
свинца выявлялись с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии
на приборах Femtoscan-OOl-Onhne и Scanning Electron Microscope JEOL JSM-
6380LV, соответственно Диэлектрические измерения проводились при помощи
импедансметра Solartron Analitical 1260 с диэлектрическим интерфейсом 1296
Исследования зависимостей переполяризационных свойств в сильных полях
проводились с помощью специально сконструированной установки
Научная новизна Все основные результаты данной работы являются новыми
В рамках данного исследования
• проведено всестороннее исследование свойств пленок титаната свинца и
цирконата-титаната свинца, включающее фазовый анализ, диэлектрические
4
спектры, переключение поляризации во внешнем поле, явление усталости,
• определен характер диэлектрической дисперсии для пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, полученных различными методами,
• обнаружена аномалия в частотной зависимости диэлектрической проницаемости, природа которой связывается с колебаниями доменных границ в тонких пленках,
• проведено сравнение явления усталости для пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, исследовано влияние на процессы усталости для указанных пленок температуры и амплитуды внешнего поля,
• исследованы частотные зависимости коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца
Практическая ценность работы определяется возможностью использования полученных результатов для оптимизации технологии изготовления и улучшения основных рабочих характеристик устройств памяти на тонких сегнетоэлектрических пленках
Основные поюжения. выносимые на защиту:
1 Доменная природа аномалии диэлектрической проницаемости в пленках титаната свинца в районе 14 МГц
2 Доменная природа явления усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках титаната свинца Влияние внутреннего поля смещения в пленках на явление усталости
3 Слабое влияние температуры и существенное влияние амплитуды переключающего поля на процессы усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках
4 Определяющая роль подложки в формировании внутреннего поля смещения в тонких сегнетоэлектрических пленках
5 Линейный характер частотных зависимостей коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения
Апробаиия работы
Основные результаты работы представлены на 11-ой Международной конференции по сегнетоэлектричеству (Бразилия /Аргентина, 2005), ХУИ-ой Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (Пенза, 2005), 8-ой Европейской конференции по применению полярных диэлектриков (Мец, Франция,
5
2006), 9-ом Международном Симпозиуме по доменам в ферроиках, микро- и на-носкопическим структурам (Дрезден, Германия, 2006), 10-ой Еврофизической конференции по дефектам в диэлектриках (Милан, Италия, 2006), Международной научно-технической школе-конференции «МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - 2006» (МОСКВА, 2006), 19-ом Международном Симпозиуме по интегрированным сегнетоэлектрикам (Бордо, Франция, 2007), 11-ой Европейской конференции по сегнетоэлектричеству, (Блед, Словения, 2007)
Публикации и оклад автора Настоящая работа выполнена на кафедре экспериментальной физики Воронежского госуниверситета в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии Автором обоснован выбор метода и объекта исследования, получены все основные экспериментальные результаты, проведены анализ и интерпретация полученных данных Обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем д ф -м н , проф Сидоркиным А С
По теме диссертации опубликовано 22 работы, в том числе 8 статей в реферируемых изданиях и тезисы 14 докладов на международных и российских научно-технических конференциях, симпозиумах, семинарах
Объем и структура диссертации Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 103 наименования Работа содержит 132 страницы машинописного текста, 56 рисунков, 2 таблицы
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулирована цель и поставлены основные задачи исследования, определен объект исследования, отмечены новизна и практическая ценность полученных результатов Изложены основные научные положения, выносимые на защиту Приведены сведения о публикациях, апробации работы, структуре и объеме диссертации
Первая глава диссертации является обзорной В данной главе приводятся общие сведения о характеристиках и особенностях свойств сегнетоэлектрической керамики и тонких пленок Обоснован выбор титаната свинца и цирконата-
титаната свинца в качестве объекта исследования Проводится сравнительный анализ существующих методов получения, характеристик получаемых пленок и обсуждается перспективность практического применения тонких сегнетоэлектрических пленок На основе анализа литературных данных определены основные закономерности и выделены факторы, влияющие на процессы старения и усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках
Вторая глава посвящена описанию процессов получения тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца методами магнетронного напыления и золь-гель технологией При магнетронном напылении пленочные образцы РЬТЮз были изготовлены послойным напылением титана и свинца в плазмообразующей среде аргона на неподогреваемые подложки Полученные структуры РЬ/ТУподложка подвергались термическому отжигу в атмосфере кислорода Толщина готовых поликристаллических пленок РЬТЮз составляла около 1 мкм Для выявления влияния материалаподложкинасвойстваполучаемых пленок было использовано три вида подложек монокристаллический кремний 81 (100), поликристаллический титан марки ВТ-10, алюмооксидная керамика (поликор) АЬОз марки ВК-100-1 Условия синтеза тонких пленок титаната свинца варьировались в зависимости от результатов рентгенофазового анализа и исследования сегнетоэлектрических свойств полученных образцов
Для компенсации испарившегося свинца в процессе нанесения пленок экспериментально подбиралось соотношение мольных долей РЬ/Т1 в исходных компонентах (варьировалось от 1,05 до 1,30) Экспериментально установлено, что наиболее близкий к стехиометричному состав и ярко выраженные сегнетоэлектрические свойства проявляют пленки с соотношением свинца и титана в исходных компонентах РЬ/Т1=1,25 В этом случае на дифрактограммах наблюдаются только рефлексы, соответствующие перовскитовой фазе РЬТЮз
В результате экспериментальных исследований выбран как оптимальный режим непрерывного отжига (700 °С - в течение 1 часа) На образцах, полученных в одном технологическом цикле, наблюдалась кинетика кристаллизации синтезированных структур в зависимости от температуры и времени отжига Рентгенофазовый анализ образцов показал, что формирование фазы РЬТЮз происходит только при температурах выше 650 °С Отжиг при 650 °С оказался недостаточным для полного исчезновения непрореагировавших оксидов, а после 1 часа при 750 "С, как и после 2 часов при 700 °С, наблюдалось увеличение
7
нестехиометричных фаз PbTi3Ü7
Важным этапом отжига является постепенное (в течение 3-4 часов) охлаждение образцов, что существенно сказывается на форме и размерах кристаллитов Медленное охлаждение приводит к прорастанию кристаллитов через всю толщину пленки, что было выявлено методами атомной силовой микроскопии при изучении края напыленной структуры в синтезированных пленках отчетливо различается столбчатая структура зерен
Исследования поверхности полученных пленок титаната свинца методами атомной силовой и электронной микроскопии показали, что пленка является поликристаллической без ярко выраженных трещин и кратеров При этом пленки, синтезированные с избытком свинца, имеют более однородную поликристаллическую структуру и большие размеры кристаллитов (~ 400 нм )
Для получения пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца с помощью золь-гель технологии брались растворы с соотношением компонентов Pb Ti = 125 1 (Pb Ti Zr=l 25 0 5 0 5) При подготовке исходных реагентов свинец вводили в виде ацетата РЬ(СНзСОО)2 ЗН2О, титан - в виде п-бутоксида Ti(OC4H9)4, цирконий - в виде нитрата Zr(NC>3)4 5Н2О Для приготовления рабочего раствора в качестве растворителя добавлялся 2-метаксетанол НОСН2СН2ОСН3 и в качестве химического модификатора - ацетилацетон СН3СОСН2СОСН3 Полученный раствор являлся гомогенным, прозрачным, стабильным и обладал хорошей смачиваемостью по отношению к подложке Далее отдельные слои наносились на подложку центрифугированием с частотой вращения 4000-5000 об/мин и высушивались при температуре 180 °С в течении 5 минут Толщина отдельных слоев, определенная при помощи электронного микроскопа, составляла 80-100 нм
Режим окончательного высокотемпературного отжига на подложке, при котором происходила химическая реакция получения перовскитовой фазы, был выбран аналогично методу магнетронного напыления Результаты анализа дифрактограмм показывают, что пленки Pb(Zro 5Т10 5)03, отожженные при температуре 450 °С, в основном имеют аморфную структуру При температуре отжига 500 °С представлена в основном пирохлорная фаза Начиная с 550 °С, встречается уже перовскитовая фаза, а пирохлорная постепенно исчезает Если температуру отжига поднимать до 600 °С, преобладающей фазой будет перовскитовая При более высоких температурах отжига 700 и 750°С наблюдалось
появление нес1ехиометрических фаз
Пленки, полученные с помощью золь-гель технологии, являлись поликристаллическими с достаточно однородной поверхностью Размеры кристаллитов в них составляли 100-200 нм В процессе высокотемпературного отжига происходило изменение размеров кристаллитов с увеличением температуры или длительности отжига увеличивается размер зерен
В третьей главе приводятся результаты измерений диэлектрической проницаемости е и диэлектрических потерь е' синтезированных тонкопленочных образцов Измерения проводились на частотах от 1 Гц до 30 МГц в температурном интервале от 20 °С до 600 °С (до 450 °С для цирконата-титаната свинца), включающем в себя сегнетоэлектрическую и параэлектрическую фазу вещества Зависимости диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь от температуры на разных частотах для всех трех типов образцов имели одинаковый характер При температуре соответствующей фазовому переходу наблюдается резкий максимум для е'(Т), значения которого уменьшаются с ростом частоты Дисперсия диэлектрической проницаемости наблюдается во всем исследуемом температурном интервале, как в сегнетоэлектрической, так и в параэлектрической фазе Частотная зависимость е." в основном определяется дополнительными потерями Де" обусловленными дрейфовой проводимостью и следует закону e =ajc/eо(о, где Ode- проводимость на постоянном токе, со - частота электрического поля, те диэлектрические потери обратно пропорциональны частоте В температурных зависимостях диэлектрических потерь можно выделить три участка с различными значениями энергии активации низкотемпературный, высокотемпературный - сегнетоэлектрическая фаза и высокотемпературный -параэлектрическая фаза
Полученные температурные зависимости диэлектрической проницаемости подчиняются закону Кюри-Вейсса е' = Скв/(Т - То) , где Скв - константа Кюри-Вейсса, То - температура Кюри-Вейсса При температуре Тс реализуется фазовый переход первого рода, угловые коэффициенты зависимостей обратной диэлектрической проницаемости от температуры выше и ниже точки Кюри различаются в ~ 3,6 - 3,9 раза (закон «четверки»)
Параметры зависимостей полученные из экспериментальных данных сведены в таблицу 1
РЬТхОз (1мкм) РЬТЮз (1мкм) РЬ(2г05Т10 5)Оз
магнетронное золь - гель метод (1мкм)
напыление золь-гель метод
Тс, °С 490-500 490-500 330-350
То, °С 407-424 386-402 264-291
3-н «Четверки» 3 54-3 86 3 32-3 57 3 27-3 87
Скв 4 32-4 98 105 5 1-6 17 105 4 8-6 105
е'мах (1кГц) 9800 7270 15700
е' при Т=20°С 100-700 130-250 1200-1400
Входе исследований частотныхзависимостейдиэлектрическойпроницаемости и диэлектрических потерь при разных температурах образцов титаната свинца, полученных магнетронным напылением, в окрестностях частоты 14 МГц обнаружена аномалия (Рис 1) На частотной зависимости диэлектрических потерь в этой области наблюдается максимум, который исчезает при температурах выше точки фазового перехода С данной частотой совпадает частота собственных колебаний доменных стенок, рассчитанная ранее теоретически и составляющая около 107 Гц Отсутствие указанной аномалии в параэлектрической фазе и теоретические оценки позволяют сделать предположение о доменной природе наблюдаемой в эксперименте аномалии
е"
Рис 1 Частотные зависимости мнимой части диэлектрической проницаемости пленок РЬТЮз на поликоровой подложке 1 - 300 "С, 2 - 400 "С, 3 - 500 "С, 4 - 520 "С
Четвертая глава посвящена исследованию процессов переключения пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца под действием внешнего электрического поля и явления усталости в указанных пленках Определение остаточной поляризации Рг, коэрцитивного поля Ее и поля смещения Есм проводилось по измерениям параметров петель диэлектрического гистерезиса, используя модифицированную для тонких пленок схему Сойера-Тауэра с компенсацией проводимости
В таблице 2 приведены значения остаточной поляризации, коэрцитивного поля и поля смещения указанных пленок при комнатной температуре на частоте измерительного поля 100 Гц по данным первичных измерений Ввиду существенной зависимости коэрцитивного поля от толщины сравниваются пленки одинаковой толщины - 1 мкм
Таблица 2
РЬТЮз (1мкм) РЬТЮз (1 мкм) РЬ(2Г05Т10 5)ОЗ
магнетронное золь - гель метод (1мкм)
напыление золь-гель метод
Рг, мкКл/см2 15-18 15-18 25-35
Ес, кВ/см 110-140 110-120 30-80
Есм, кВ/см 20-50 50-70 20-40
Зависимости Рг и Ес от температуры для пленок титаната и цирконата-титаната свинца характеризуются скачкообразным уменьшением спонтанной поляризации и коэрцитивного поля в Тс до нуля, что подтверждает факт наличия в данных пленках фазового перехода первого рода
Все синтезированные пленки характеризуются наличием внутреннего поля смещения ЕСм Исследование диэлектрических свойств пленок, выращенных на различных подложках, выявило, зависимость внутреннего поля смещения, возникающего из-за несимметричности структуры диэлектрик - пленка -электрод, от материала подложки
С ростом частоты внешнего поля в пленках РЬТЮз и РЬ(2го 5Т10 5)Оз наблюдается увеличение Ее и Есм в широком диапазоне температур Как видно из рис 2, угол наклона зависимостей коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения от частоты, существенно зависит от температуры
Экспериментальное изучение эффекта усталости для пленок РЬТЮз на
поликоровой подложке проводилось по петлям диэлектрического гистерезиса
Ее кВ/см
450
400 350 300 250 200 150 100 500
Рис 2 Зависимость коэрцитивного поля(а) и внутреннего поля(Ь) смещения от частоты для пленок РЬТЮз на поликоровой подложке 1 - 468 "С, 2 - 480 "С, 3 - 487 "С, 4 - 494 "С в процессе циклического переключения поляризации под действием синусоидального напряжения Исследования проводились на частоте 100 кГц при различных значениях напряженности переключающего поля и температуры образцов
На рис 3 показано изменение переключаемой поляризации при значениях напряженности внешнего поля 70 и 140 кВ/см (рис 3, кривые 1 и 3), и при температурах 480 °С и 490 °С (рис 3, кривые 1 и 2) как функция от логарифма Р,мкКлсч2 , Ее, кВ/см
16
39
38
37
36
Рис 3 Зависимость переключаемой поляризации от логарифма числа циклов переключения для пленок РЬТЮЗ на поликоровой подложке 1 - 480 "С, 70кВ/см, 2 - 480 "С, 140кВ/ см, 3-490 "С, 70кВ/см
6 7 8 9 10 11
т
Рис 4 Зависимость коэрцитивного
поля от логарифма числа циклов переключения для пленок РЬТЮз на поликоровой подложке
числа циклов переключения Пороговое значение числа циклов переключения, выше которого наблюдается резкое уменьшение переключаемой поляризации, практически не зависит от температуры Значения переключаемой поляризации не меняются вплоть до 109 циклов, а при количестве циклов равном 10" уменьшаются до 0,25 мкКл/см2 В то же время увеличение напряженности внешнего поля с 70 кВ/см до 140 кВ/см приводит к тому, что уменьшение переключаемой поляризации начинается уже при 106 циклов и к 109 уменьшается до 0,5 мкКл/см2
Одновременно с уменьшением переключаемой поляризации при увеличении числа циклов переключения выше некоторого порогового значения (рис 4) в процессе усталости наблюдается рост коэрцитивного поля Ее
Эксперименты по исследованию явления усталости в пленках цирконата-титаната свинца проводились аналогично Первоначальное значение остаточной поляризации при комнатной температуре составило 30,6 мкКл/см2, что несколько выше по сравнению с титанатом свинца Коэрцитивное поле составило - 29,5 кВ/см Исследования зависимости переключаемой поляризации от количества циклов переключения проводились при температуре 320 °С и напряженности внешнего поля 100 кВ/см Уменьшение Р здесь начинается при 108 и достигает минимального значения при Ю10 циклов переключения Аналогично пленкам титаната свинца здесь также отмечен рост коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения с ростом числа циклов переключения
Наряду с изучением зависимости переключаемой поляризации от числа циклов переключения было изучено изменение температурной, а также частотной зависимостей диэлектрической проницаемости в процессе усталости и проведено сравнение полученных результатов с данными первичных измерений После 10" циклов переключения на зависимости £ (Т) значение диэлектрической проницаемости в максимуме уменьшились до нескольких десятков (рис 5), Существенно уменьшилась глубина дисперсии диэлектрической проницаемости в частности, исчезает аномалия (Рис 6) в частотной зависимости е(1) в области частот 106 - 107 Гц, имеющая доменное происхождение, что может служить косвенным подтверждением доменной природы наблюдаемого явленияусталости Контроль фазового состава показал отсутствие изменений фазового состава исследуемых образцов в процессе эксперимента
Измерения основных диэлектрических характеристик исследуемых пленок, проведенные через 1,5 месяца после эксперимента на исследование явления
18(е)
е,м3 81
з
2
200 300 400 500
3 4 5 6 7
Г, "С
Рис 5 Зависимость логарифма
Рис 6 Зависимость диэлектрической проницаемости от частоты 1- свежая пленка, 2 - после исследования на устачость, 3- после восстановления
диэчектрической проницаемости от температуры 1- свежая пленка, 2 - после исследования на усталость,
3- после восстановления
усталости выявили частичное восстановления свойств исследуемых пленок переключаемая поляризация стала равной 11,6 мкКл/см2 (по сравнению с первоначальным значением 15 мкКл/см2), до ~ 4000 восстановился максимум в зависимости е'(Т), соответствующий фазовому переходу Повторное исследование изменения переключаемой поляризации в зависимости от количества циклов переключения при температуре 480 °С и напряженности переключающего поля 70 кВ/см на указанных образцах вновь показало ее уменьшение, которое теперь начинается уже при меньшем значении - 108 циклов и достигает минимального значения при 109 циклов переключения
1 В широком частотном диапазоне исследована дисперсия диэлектрической проницаемости в тонких пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца Указанная дисперсия наблюдается как в сегнетоэлектрической, так и в параэлектрической области Для всех температур величина диэлектрической проницаемости уменьшается с увеличением частоты С ростом частоты наблюдается замедление в изменении диэлектрической постоянной
2 Экспериментально обнаружена аномалия на частотных зависимостях действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости на частоте 14 МГц, исчезающая при переходе из сегнетоэлектрической фазы в
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
параэлектрическую фазу, наличие которой связывается с колебаниями доменных границ
3 С ростом частоты внешнего переменного поля наблюдается рост коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения в пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца, скорость которого зависит от температуры
4 Экспериментально исследовано явление усталости тонких сегнетоэлектрических пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца (изменение поляризации в зависимости от количества циклов переключения во внешнем поле) Определены пороговые значения циклов переключения для исследуемых пленок 10ю -10й для титаната свинца и 109 - 1010 для ЦТС
5 Показано, что изменение температуры не оказывает существенного влияния на пороговое значение числа циклов переключения, при котором наблюдается резкое уменьшение переключаемой поляризации В то же время увеличение напряженности внешнего поля приводит к заметному уменьшению порогового значения числа циклов переключения
6 В процессе накопления усталости наблюдается увеличение значений коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения Установлено, что изменение внутреннего поля с ростом количества циклов переключения происходит более интенсивно по сравнению с изменением коэрцитивного поля Отсутствие аномалии в частотной зависимости e(f) в области частот 10б - 107 Гц, имеющей доменное происхождение, указывает на доменную природу наблюдаемого явления усталости
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1 Сидоркин А С Влияние условий синтеза на диэлектрические свойства тонких пленок титаната свинца на различных подложках /АС Сидоркин, Л П Нестеренко, Г Л Смирнов, А Л Смирнов, С В Рябцев // Материалы международной научной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры», 2005, Москва, Ч 1, С 44-47
2 Сидоркин А С Диэлектрические свойства тонких пленок титаната свинца на подложке из поликора /АС Сидоркин, Л П Нестеренко, Г Л Смирнов, А Л Смирнов, С В Рябцев // Физика твердого тела - 2006 - Т 48, № 6 - С 11181120
3 AS Sidorkm Dispersion of dielectric permittivity in thin ferroelectric lead ti-tanate films / AS Sidorkin, LP Nesterenko, IA Bocharova, GL Smirnov, VA Sidorkm, S V Ryabtsev, A L Smirnov // Solid State Phenomena, 2006, V115, P233-238
4 АС Сидоркин Эффекты усталости в процессе переключения тонких пленок титаната свинца / АС Сидоркин, JI П Нестеренко, А Л Смирнов, Г Л Смирнов, С В Рябцев // Материалы Международной научно-технической школы-конференции «Молодые ученые - 2006», 2006 Москва, Ч 2, С 153-156
5 Sidorkin A A Phase composition and crystallmity of thin lead titanate films / A A Sidorkin, L P Nesterenko, G L Smirnov, A L Smirnov, S V Ryabtsev // Physica Status Solidi (c) 2007, V4 N 3, P 1325-1328
6 AS Sidorkin Processes of ageing and fatigue in lead titanate thin films / A S Sidorkin, L P Nesterenko, A L Smirnov, G L Smirnov, S V Ryabtsev // Ferroe-lectncs 2007, V349,P 171-178
7 А С Сидоркин Электрофизическиесвойстватонкихпленоктитанатасвинца на поликоровых подложках / А С Сидоркин, Л П Нестеренко, Г Л Смирнов, А Л Смирнов, С В Рябцев // Известия РАН Серия физическая 2007, Т71, № 10, С 1420-1421
8 AS Sidorkin Parameters of Domain Boundaries in Thin РЬТЮЗ Films / A S Sidorkin, L P Nesterenko, A L Smirnov, G L Smirnov, A A Sidorkin and S VRyabtsev //Ferroelectncs 2007,V359,N 1-6
Подписано в печать 15 11 07 Формат 60><84 '/16 Уел печ л 0,93 Тираж 100 экз Заказ 2390
Отпечатано с готового оригинала-макета в типографии Издательско-полиграфического центра Воронежского государственного университета 394000, Воронеж, ул Пушкинская, 3
Введение.
Глава 1. Перовскитовые сегнетоэлектрические пленки.
1.1. Сегнетоэлектрические перовскиты: PbTiOs и Pb(TixZr1.x)03.
1.2. Характер сегнетоэлектричества в тонком слое.
1.3. Существующие методы получения тонких пленок.
1.4. Старение и усталость сегнетоэлектрических материалов.
1.5 Применение тонких сегнетоэлектрических пленок.
Глава 2. Синтез пленок РЬТЮ3 и Pb(Zro.5Tio.5)03.
2.1. Получение тонких пленок титаната свинца при помощи магнетронного распыления.
2.2. Получение пленок цирконата-титаната свинца и титаната свинца золь-гель методом.
Глава 3. Диэлектрические свойства тонких пленок РЬТЮзи Pb(Zro.sTio.5)03.
3.1. Исследования диэлектрических свойств методами импедансной спектроскопии.
3.2. Температурные и частотные зависимости б'и е" для пленок РЬТЮз, полученных при помощи магнетронного напыления.
3.3. Температурно-частотные зависимости е'и е"для пленок РЪ(2го{Гц^Оз полученных с помощью золь-гель метода.
Актуальность темы.
Несколько десятилетий продолжается интенсивное изучение тонких сегнетоэлектрических пленок. Это объясняется как многочисленными установленными, так и потенциальными преимуществами пленок по сравнению с объемными материалами: прежде всего миниатюризацией устройств, уменьшением управляющих полей, высокой стабильностью свойств, хорошей интеграцией с полупроводниковыми материалами, традиционно используемыми в электронике, и т.п. В связи с этим актуальным остается вопрос, связанный с оптимизацией технологий получения тонких пленок с высокими сегнетоэлектрическими свойствами.
Многочисленные преимущества пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, включая большое значение переключаемой поляризации, позволяют отнести их к наиболее перспективным материалам в частности для создания устройств энергонезависимой памяти с большой емкостью. При этом существует ещё множество проблем, сдерживающее широкое коммерческое внедрение подобных устройств. Таковыми являются, процессы старения и усталости (ухудшение свойств со временем и уменьшение переключаемого заряда при многократно повторяющемся переключении). К настоящему времени предложен целый ряд возможных механизмов усталости в тонких пленках. В то же время ясное понимание причин проявления процессов старения и усталости в сегнетоэлектрических материалах и, в частности, в кислородосодержащих пленках со структурой перовскита, таких как титанат свинца и цирконат-титанат свинца все еще отсутствует, что также делает актуальным изучение процессов переключения и диэлектрических характеристик данных материалов.
Тема диссертационной работы поддержана грантом RUXO-010-VZ-06 «Нелинейные явления в наноразмерных твердотельных структурах при воздействии внешних полей» по совместной программе CRDF и Минобразования «Фундаментальные исследования и высшее образование» (2006-2007), грантом 2007-3-1.3-07-01 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме: «Твердотельные наноструктуры для электронной и оптической техники нового поколения», грантом Российского фонда фундаментальных исследований N 04-02-16433-а, (2004-2006 гг.).
Целью настоящей работы является: экспериментальное исследование частотных и температурных свойств тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца и их стабильности под действием внешнего переменного электрического поля. В соответствии с поставленной целью были сформулированы следующие основные задачи:
• получение пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца методами - магнетронного напыления и золь-гель технологией.
• анализ фазового состава и микроструктуры поверхности образцов, полученных пленок для подбора наилучшего режима оксидирования.
• исследование методом импедансной спектроскопии особенностей поведения диэлектрической проницаемости и потерь, в широком частотном и температурном диапазоне.
• определение характера переключения поляризации в тонких пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца.
• изучение процесса усталости в указанных пленках под действием внешнего переменного поля.
Объект и методики исследования. Объектом исследования являлись тонкие пленки титаната свинца и цирконата- титаната свинца толщиной от 0,2 до 1 мкм на различных подложках. Фазовый состав и преимущественная ориентация кристаллитов в пленках контролировались методом рентгенофазового анализа на приборе ДРОН-ЗМ. Расшифровка полученных дифрактограмм выполнена с использованием базы данных Powder Diffraction File (PDF-2). Структурные параметры пленок титаната свинца выявлялись с помощью атомно-силовой и электронной микроскопии на приборах Femtoscan-001-Online и Scanning Electron Microscope JEOL JSM-6380LV, соответственно. Диэлектрические измерения проводились при помощи импедансметра Solartron Analitical 1260 с диэлектрическим интерфейсом 1296. Исследования зависимостей в сильных полях проводились с помощью специально сконструированной установки.
Научная новизна. Все основные результаты данной работы являются новыми.
• проведено всестороннее исследование свойств пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, включающее фазовый анализ, диэлектрические спектры, переключение поляризации во внешнем поле, явление усталости;
• определен характер диэлектрической дисперсии для пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, полученных различными методами;
• обнаружена аномалия в частотной зависимости диэлектрической проницаемости, природа которой связывается с колебаниями доменных границ в тонких пленках;
• проведено сравнение явления усталости для пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца, исследовано влияние на процессы усталости для указанных пленок температуры и амплитуды внешнего поля;
• исследованы частотные зависимости коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения тонких пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца.
Практическая ценность работы определяется возможностью использования полученных результатов для оптимизации технологии изготовления и улучшения основных рабочих характеристик устройств памяти на тонких сегнетоэлектрических пленках.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Доменная природа аномалии диэлектрической проницаемости в пленках титаната свинца в районе 14 МГц.
2. Доменная природа явления усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках титаната свинца. Влияние внутреннего поля смещения в пленках на процессы усталости.
3. Отсутствие влияния температуры и существенное влияние амплитуды переключающего поля на процессы усталости в тонких сегнетоэлектрических пленках.
4. Определяющая роль подложки в формировании внутреннего поля смещения в тонких сегнетоэлектрических пленках.
5. Линейный характер частотных зависимостей коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения.
Апробация работы. Основные результаты работы представлены на 11-ой Международной конференции по сегнетоэлектричеству (Бразилия /Аргентина, 2005); XVII-ой Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (Пенза, 2005); 8-ой Европейской конференции по применению полярных диэлектриков ■ (Мец, Франция, 2006); 9-ом Международном Симпозиуме по доменам в ферроиках, микро- и наноскопическим структурам (Дрезден, Германия, 2006); 10-ой Еврофизической конференции по дефектам в диэлектриках (Милан, Италия,
2006); Международной научно-технической школе-конференции «МОЛОДЫЕ УЧЕНЫЕ - 2006» (МОСКВА, 2006); 19-ом Международном Симпозиуме по интегрированным сегнетоэлектрикам (Бордо, Франция,
2007); 11-ой Европейской конференции по сегнетоэлектричеству, (Блед, Словения, 2007).
Публикации и вклад автора. Настоящая работа выполнена на кафедре экспериментальной физики Воронежского госуниверситета в соответствии с планом научно-исследовательских работ кафедры. Все включенные в диссертацию данные получены лично автором или при его непосредственном участии. Автором обоснован выбор метода и объекта исследования, получены все основные экспериментальные результаты, проведены анализ и интерпретация полученных данных. Обсуждение полученных результатов проводилось совместно с научным руководителем д.ф.-м.н., проф. Сидоркиным А.С. и к.ф.-м.н. доц. Нестеренко Л.П.
По теме диссертации опубликовано 22 работы, в том числе 8 статей в реферируемых изданиях и тезисы 14 докладов на международных и российских научно-технических конференциях, симпозиумах, семинарах.
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 103 наименований. Работа содержит 132 страницы машинописного текста, 56 рисунков, 2 таблицы.
Заключение.
1. В широком частотном диапазоне исследована дисперсия диэлектрической проницаемости в тонких пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца. Указанная дисперсия наблюдается как в сегнетоэлектрической, так и в параэлектрической области. Для всех температур величина диэлектрической проницаемости уменьшается с увеличением частоты, что указывает на релаксационный характер дисперсии. С ростом частоты наблюдается замедление в изменении диэлектрической постоянной.
2. Экспериментально обнаружена аномалия в частотных зависимостях действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости на частоте 14 MHz, исчезающая при переходе из сегнетоэлектрической фазы в парафазу, наличие которой связывается с колебаниями доменных границ.
3. С ростом частоты внешнего переменного поля наблюдается рост коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения в пленках титаната свинца и цирконата-титаната свинца, скорость которого зависит от температуры.
4. Экспериментально исследовано явление усталости тонких сегнетоэлектрических пленок титаната свинца и цирконата-титаната свинца (изменение поляризации в зависимости от количества циклов переключения во внешнем поле). Определены пороговые значения циклов переключения для исследуемых пленок: Ю10 -10й для титаната свинца и 109 - Ю10 для ЦТС.
5. Показано, что изменение температуры не оказывает существенного влияния на пороговое значение числа циклов переключения, при котором наблюдается резкое уменьшение переключаемой поляризации. В то же время увеличение напряженности внешнего поля приводит к заметному уменьшению порогового значения числа циклов переключения.
6. В процессе усталости наблюдается увеличение значений коэрцитивного поля и внутреннего поля смещения. Установлено, что изменение внутреннего поля с ростом количества циклов переключения происходит более интенсивно по сравнению с коэрцитивным полем. Отсутствие изменения фазового состава образцов указывает на нехимическую природу процессов усталости. ч
Отсутствие аномалии в частотной зависимости s(f) в области частот 10°- 10' Гц, имеющей доменное происхождение, указывает на доменную природу наблюдаемого явления усталости.
1. Смоленский Г.А. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики / Г.А. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, М.С. Шур. Ленинград : Наука, 1971. - 476 с.
2. Иона Ф. Сегнетоэлектрические кристаллы / Ф. Иона, Д. Ширане ; перевод с англ. JI.A. Фейгина; под ред. J1.A. Шувалова. М. : Мир, 1965. - 555 с.
3. Лайнс М. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы / М. Лайнс, А. Гласс ; перевод с англ. под ред. В.В. Леманова, Г.А. Смоленского. М. : Мир, 1981.-282 с.
4. Power Diffraction File. U.S.A. : International Centre for Diffraction Data, 1977.
5. Струков Б.А. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах / Б.А. Струков, А.П. Леванюк. М.: Наука, 1995. - 304 с.
6. Дудкевич В.П. Физика сегнетоэлектрических пленок / В.П. Дудкевич, Е.Т. Фесенко. Ростов : Изд-во Ростов, ун-та, 1979. - 192 с.
7. Фесенко Е.Г. Семейство перовскита и сегнетоэлектричество / Е.Г. Фесенко. М.: Атомиздат, 1972. - 228 с.
8. Damjanovic D. Ferroelectric, dielectric and piezoelectric properties of ferroelectric thin films and ceramics / D. Damjanovic // Reports on Progress in Physics. 1998. - V. 61. - P. 1267-1324.
9. Желудев И.С. Основы сегнетоэлектричества / И.С. Желудев. М. : Атомиздат, 1973. - 472 с.
10. Сонин А.С. Введение в сегнетоэлектричество / А.С. Сонин, Б.А. Струков. М.: Высшая школа, 1970. - 272 с.
11. Холоденко Л.П. Термодинамическая теория сегнетоэлектриков типа титаната бария / Л.П. Холоденко. Рига : Зинатне, 1972. - 227 с.
12. Барфут Дж. Полярные диэлектрики и их применения / Дж. Барфут, Дж. Тейлор; перевод с англ. под ред. Л.А. Шувалова. М.: Мир, 1981. - с.526
13. Барфут Дж. Полярные диэлектрики и их применения / Дж. Барфут, Дж. Тейлор; перевод с англ. под ред. Л.А. Шувалова. М.: Мир, 1981. - с.526
14. Stemmer S. Atomistic structure of 90° domain walls in ferroelectric PbTi03 thin films / S. Stemmer, S.K. Streiffer, F. Ernst, M. Ruhle // Philosophical Magazine A. 1995. - V. 71. - P. 713-724.
15. Yang J.-K. Effect of grain size of Pb(Zr0.4Tio.6)03 sol-gel derived thin films on the ferroelectric properties / J.-K. Yang, W.S. Kim, H.-H. Park //Applied Surface Science. 2001. - V. 169-170. - P. 544-548.
16. Вендик O.T. Корреляционные эффекты в сегнетоэлектрическом тонкопленочном конденсаторе / О.Т.' Вендик, С.П. Зубко, Л.Т. Тер-Мартиросян // Физика твёрдого тела. 1996. - Т. 38, № 12. - С. 36543665.
17. Березинский В.Л. Разрушение дальнего порядка в одномерных и двумерных системах с непрерывной группой симметрии / В.Л. Березинский // Журнал экспериментальной и теоретической физики. -1970. Т. 59, вып. 3 (9). - С. 907-910.
18. Waser R. Dielectric analysis of integrated ceramic thin film capacitors / R. Waser // Integrated Ferroelectrics. 1997. - V. 15. - P. 39-43.
19. Tomashpolski Y.Y. Ferroelectric vacuum deposits of complex oxide type structure / Y.Y. Tomashpolski, M.A. Sevostianov, M.V. Pentegova, L.A. Srokina, Y.N. Venevtsev // Ferroelectrics. 1974. - V. 7, № 1-4. - P. 257-258.
20. Децик B.H. Кинетика начальной стадии фазового перехода первого рода в тонких плёнках / В.Н. Децик, Е.Ю. Каптелов, С.А. Кукушкин и др. // Физика твёрдого тела. 1997. - Т. 39, № 1. - С. 121-126.
21. Томашпольский Ю.Я. Пленочные сегнетоэлектрики / Ю.Я. Томашпольский. М.: Радио и связь, 1984. - 192 с.
22. Tagantsev А.К. Mechanisms of polarization switching in ferroelectric thin films / A.K. Tagantsev //Ferroelectrics. 1996. - V. 184, N.l-4. - P. 399./79-[407]/77.
23. Tagantsev A.K. Identification of passive layer in ferroelectric thin films / A.K. Tagantsev, M. Landivar, E. Colla, N. Setter // Journal of Applied Physics. -1995. V. 78, №4. - P. 2623-2630.
24. Фридкин B.M. Сегнетоэлектрики-полупроводники / B.M. Фридкин. M. : Наука, 1976.-408 с.
25. Xu Y. Ferroelectric thin films prepared by sol-gel processing / Y. Xu, J.D. Mackenzie // Integrated Ferroelectrics. 1992. - V. 1, № 1. - P. 17-42.
26. Tandon R.P. Fabrication and characterization of copper contain lead titanate films prepared by sol-gel method / R.P. Tandon, V. Raman, K. Alay Arora, V.K. Hans // Ferroelectrics. 1994. - V. 152. - P. 449-504.
27. Vest R.W. PbTi03 films from metallo-organic precursors / R.W. Vest, J. Xu // The 6-th IEEE International Symposium on Application of Ferroelectrics : abstracts, Bethlehem, USA, June, 1986. P. 374-380.
28. Funakubo H. Film thickness dependence of dielectric property and crystal structure of РЬТЮз film prepared on Pt/SiCVSi substrate by metal organic chemical vapor deposition / H. Funakubo, T. Hioki, M. Otsu, K. Shinozaki, N.
29. Mizutani // Japanese Journal of Applied Physics. 1993. - V. 32. - P. 41754178.
30. Sheppard L.M. Advances in processing of ferroelectric thin films / L.M. Sheppard // Ceramic Bulletin. 1992. - V. 71, № 1. - P. 85-95.
31. Щеглов П.А. Получение сегнетоэлектрических пленок ВаТЮз и PbTi03 модифицированным золь-гель методом / П.А. Щеглов, С.А. Меньших, Л.Ф. Рыбакова, Ю.Я. Томашпольский // Неорганические материалы. -2000. Т. 36, № 4. - С. 470-475.
32. Meng X.J. Highly oriented PbZro.3Tio.7O3 thin film on LaNi03-coated Si substrate derived from a chemical solution technique / X.J. Meng, Z.X. Ma, J.L. Sun, L.X. Bo, H.J. Ye, S.L. Guo, J.H. Chu // Thin Solid Films. 2000. -№372.-P. 271-275.
33. Meng X.J. Dependence of texture development on thickness of single-annealed-layer in sol-gel derived PZT thin films / X.J. Meng, J.G. Cheng, J.L. Sun, J. Tan, H.J. Ye, J.H. Chu // Thin Solid Films. 2000. - № 368. - P. 2225.
34. Турова Н.Я. Оксидные материалы на основе алкоголятов металлов / Н.Я. Турова, М.И. Яновская // Известия АН СССР. Неорганические материалы. 1983. - Т. 19, № 5. - С. 693-706.
35. Swartz S.L. Static and dynamic properties of ferroelectric thin film memories / S.L. Swartz, U.E. Wood // Condensed Matter News. 1992. - V. 1, № 5. - P. 4-11.
36. Kostsov E.G. Ferroelectric films: peculiarities in their application to construction of new generations of memory devices / E.G. Kostsov // Ferroelectrics. 1995. - V. 167. - P. 169-176.
37. Багинский И.JI. Тонкие сегнетоэлектрические пленки компоненты элементов динамической памяти / И.Л. Багинский, Э.Г. Косцов // Микроэлектроника. - 1997. - Т. 26, № 4. - С. 278-286.
38. Сидоркин А.С. Получение и свойства тонких сегнетоэлектрических пленок титаната свинца / А.С. Сидоркин, А.С. Сигов, О.Б. Яценко // Физика твердого тела. 2000. - Т. 42, вып. 4. - С. 727-732.
39. Окуяма М. Выращивание текстурированных тонких пленок PbTi03 на подложке SiCVSi / М. Окуяма, А. Фуйисава, Н. Исака, И. Хамакава // Автометрия. 1991. - № 4. - С. 91-97.
40. Сидоркин А.С. Доменная структура в сегнетоэлектриках и родственных материалах / А.С. Сидоркин. М.; Физматлит, 2000. - 240 с.
41. Окуяма М. Выращивание текстурированных тонких пленок РЬТЮз на подложке S1O2/S1 / М. Окуяма, А. Фуйисава, Н. Исака, Й. Хамакава // Автометрия. 1991. - № 4. - С. 91-97.
42. Николаев В.И. Синтез пленок PbTi03 раздельным испарением металлов / В.И. Николаев, О.Ю. Ваганова // Неорганические материалы. 1997. - Т. 33,№5.-С. 858-859.
43. Matthew Dawber. A model for fatigue in ferroelectric perovskite thin films. / Matthew Dawber, J.F. Scott// Applied Physics Letters. 2000 - v.76 №8. - p. 1060.
44. O. Auciello. A Review of composition structure property relationship for PZT-based heterostructure capasitors. / O. Auciello. K.R. Bellur, R. Dat, K.D. Gifford, Al. Kingon et. A1 // Integrated Feiroelectrics 1995 - v.6 - p. 173.
45. L. Pintilie. Polarization fatigue and frequency-dependent recovery in Pb(ZrTi)03 epitaxial thin films with SrRu03 electrodes./ L. Pintilie, I. Vrejoiu, D. Hesse, M. Alexe // Applied Physics Letters 2006 - v.88 -p. 102908
46. J. Cross. Characterization of PZT capasitors with SrRu03 elecrodes. / J. Cross. M. Fujiki, M. Tsukada, У. Kotaka, and Y. Goto // Integrated Ferroelectrics 1998 - v.21 - p.263.
47. R. A. Lipeles. Characterization of PZT films fatigue at low frequency/ R. A. Lipeles. B. A. Morgan, and M. S. Leung, // Proceedings of the 3 rd International Symposium on Integrated Ferroelectrics, ISIF-91, Colorado Springs, CO-1991-p. 368.
48. I. Yoo and S. Desu. Mechanism of fatigue in ferroelectric thin films. // Physica Status Solidi 1992 - A 133 -p.565.
49. M. Dawber. A model for fatigue in ferroelectric perovskite thin films. / M. Dawber and J. F. Scott // Applied Physics Letters 2000 - v.76 - p. 1060.
50. T. Mihara. Electronic Conduction Characteristics of Sol-Gel Ferroelectric Pb(Zro.4Tio.6)03 Thin-Film Capacitors. / T. Mihara. H. Watanabe, and C. A. p. d. Araujo, // Jpn. Journal of Applied Physics 1994 - v.33 Part 1 - p. 5664.
51. J.S. Lee Analysis of grain-boundary effects on the electrical properties of Pb(ZrTi)03 thin film. / J.S. Lee, S.K. Joo // Applied Physics Letter 2002 - v. 81-is. 14.-p. 2602.
52. E. Paton. A Critical study of defect migration and ferroelectric fatigue in lead zirconate - titanate thin film capacitors under extreme temperatures. / E. Paton. M. Brazier, S. Mansour, and A. Bement. // Integrated Ferroelectrics -1997-v.18-p.29.
53. P. K. Larsen. Ferroelectric properties and fatigue of Pb(ZrTi)03 thin films of varying thinkness: blocking layer model. / P. K. Larsen. G. J. M. Dormans, D. J. Taylor, and P. J. v. Veldhoven. // Journal of Applied Physics 1994 -v.76. -p.2405.
54. A. K. Tagantsev. Mechanisms of Polarization Switching in Ferroelectric Thin Films // Ferroelectrics 1996 - v.79 - p. 184.
55. Y. Masuda. The Influence of Various Upper Electrodes on Fatigue Properties of Perovskite Pb(Zr,Ti)03 Thin Films / Y. Masuda and T. Nozaka // Jpn. Journal of Applied Physics 2003 - v.42 part.l №9B - p. 5941.
56. J. F. M. Cillessen. Thickness Dependence of Switching Voltage in All-oxide Ferroelectric Thin-Film Capacitors Prepared by Pulsed Laser Deposition. / J. F. M. Cillessen, M. W. J. Prins, and R. W. Wolf // Journal of Applied Physics 1997-v. 81-p. 2777.
57. S. B. Majumder. Optical and Microstructural Characterization of sol-gel derived Ce-doped PZT thin films / S. B. Majumder. Y. N. Mohapatra, and D. C. Agrawal // Applied Physics Letters 1997 - v.70 - p. 138.
58. К. Aoki and Y. Fukuda. Characterization of a Sol-Gel Derived Pb(Zr, 77)03 Thin-Film Capacitor with Polycrystalline SrRu03 Electrodes.// Jpn. Journal of Applied Physics 1997 - v. 36 Part 2 - p.L690.
59. D. F. Ryder. Sol-Gel Processing of Nb-doped Pb(Zr,Ti)03 Thin Films for Ferroelelctric Memory Applications / D. F. Ryder, Jr. and N. K. Raman// Journal of Electron. Materials 1992 - v.21 - p. 971.
60. E.L. Colla. Direct observation of inversely polarized frozen nanodomains in fatigued ferroelectric memory capacitors. / E.L. Colla, I. Stolichnov, P.E. Bradely, N. Setter // Applied Physics Letter 2003 - v. 82 is. 10 - p. 1604.
61. S. L. Miller. Device Modeling of Ferroelectric Capacitors / S. L. Miller, R. D. Nasby, J. R. Schwank, M. S. Rogers, and P. V. Dressendorfer. // Journal of Applied Physics 1990 - v.68 -p. 6463.
62. C. J. Brennan. A physical model for the electrical hysteresis of thin-film ferroelectric capacitors // Ferroelectrics 1992 - №132 - p.245.
63. A. K. Tagantsev. Identification of passive layer in ferroelectric thin films from . their switching parameters. / A. K. Tagantsev. M. Landivar, E. Colla, and N.
64. Setter.// Journal of Applied Physics 1995 - v. 78 - p.2623.
65. Swartz S.L. Static and dynamic properties of ferroelectric thin film memories / S.L. Swartz, U.E. Wood // Condensed Matter News. 1992. - V. 1, № 5. - P. 4-11.
66. J. F. Scott / C. A. P. d. Araujo, В. M. Melnick, L. D. McMillan, and R. Zuleeg// Journal of Applied Physics. -1991 v.70 - p. 382
67. J. Chen. Equivalent Parameters of Embedded PZT Elements for Concrete Structure Monitoring / J. Chen, M. P. Harmer, and D. M. Smyth, // Proceedings of the IEEE 8thInternational Symposium on Applications of Ferroelectrics, Piscataway NJ.- 1992. p. 111.
68. J. F. Scott / C. A. P. d. Araujo, В. M. Melnick, L. D. McMillan, and R. Zuleeg// Journal of Applied Physics. -1991 v.70 - p. 382.
69. Е. М. Griswold. Phase transformations in rapid thermal processed lead zirconate titanate / E. M. Griswold. M. Sayer, D. T. Amm, and I. D. Calder, Can. // J. Phys. 1991. - v. 69. - p.260.
70. R. Waser. Electronic Properties of Grain Boundaries in SrTi03 and ВаТЮЗ Ceramics // Journal American Ceramic Society 1991 -v. 74 - p. 1934.
71. Cyril Verdier. Fatigue studies in compensated bulk lead zirconate titanate. / Cyril Verdier, Finlay D. Morrison, Doru C. Lupasku, James F, Scott // Journal of Applied Physics. 2005 - v. 97 - 024107
72. P. Landauer. Electrostatic Considerations in ВаТЮЗ Domain Formation during Polarization Reversal / P. Landauer. // Journal of Applied Physics. -1957.-v.28.-p. 227.
73. Tagantsev A.K. Injection-controlled size effect on switching of ferroelectric thin films./ Tagantsev A.K. and Stolichnov I.A. // Applied Physics. Letters. -1999.-v. 74.-p. 1326.
74. M. Grossmann. Reversible and irreversible processes in donor-doped Pb(Zr,Ti)03 / D. Bolten, U. Bottger, T. Schneller, M. Grossmann, O. Lohse, and R. Waser // Applied Physics. Letters. 2000. - V.77. - pp. 3830-3832.
75. Окуяма M. Тонкие сегнетоэлектрические пленки РЬТЮз и ЦТСЛ и их применение / М. Окуяма, И. Хамакава // Автометрия. 1986. - №2. - С. 17-30.
76. Safari A. Ferroelectric ceramics: processing, properties & applications / A. Safari, R.K. Panda, V.F. Janas // Condensed Matter News. 1993. - V. 1, № 4. -P. 2-10.
77. Гольцман Б.М. Сегнетоэлектрические материалы для интегральных схем динамической памяти / Б.М. Гольцман, В.К. Ярмаркин //Журнал технической физики. 1999. - Т. 69, № 5. - С. 89-92.
78. Palkar V.R. Ferroelectric thin films of PbTi03 on silicon / V.R. Palkar, S.C. Purandare, R. Pinto // Journal of Physics D: Applied Physics. 1999. - V. 32. -P.R1-R18.
79. Sidorkin A.S. Synthesis and study of dielectric properties of PbTi03 thin films /A.S. Sidorkin, L.P. Nesterenko, I.A. Bocharova, V.A. Sidorkin, G.L. Smirnov // Ferroelectrics. 2003. - V. 286. - P. 335-342.
80. Сидоркин А.С. Сегнетоэлектрические пленки титаната свинца на монокристаллическом кремнии / А.С. Сидоркин, А.С. Сигов, A.M. Ховив, О.Б. Яценко, В.А. Логачева // Физика твердого тела. 2002. - Т. 44, № 4. - С. 745-749.
81. Сидоркин А.С. Диэлектрические свойства тонких пленок PbTi03 / А.С. Сидоркин, A.M. Солодуха, Л.П. Нестеренко, С.В. Рябцев, И.А. Бочарова, Г.Л. Смирнов // Физика твердого тела. 2004. - Т. 46, № 10. - С. 18411844.
82. Antony R. West. Characterization of Electrical Materials, Especially ferroelectrics, by impedance spectroscopy. / Antony R. West, Derek C.
83. Sinclair, Naohiro Hirose // Journal of Electroceramics 1997 - v.l - pp. 6571.
84. F. Kremer. Dielectric spectroscopy yesterday, today and tomorrow. // Journal of Non-crystalline Solids - 2002 - v. 305 - pp. 1-9.
85. О.Г. Вендик. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий, слой сегнетоэлектрика. / О.Г. Вендик, С.П. Зубко, М.А. Никольский. // Журнал технической физики. -1999-т. 69 в. 4 с. 1
86. О.Г. Вендик. Учет нелинейности сегнетоэлектрического слоя в модели планарного конденсатора. / О.Г. Вендик, М.А. Никольский // Письма в Журнал технической физики. 2003 - т. 29 в. 5 - с. 20
87. A.M. Солодуха. Определение диэлектрических параметров керамики на основе дисперсии комплексного электрического модуля. / A.M. Солодуха, З.А. Либерман. // ВЕСТНИК ВГУ, Серия физика, математика. 2003 - №2 - с. 67 .
88. М.М. Некрасов. Исследование дисперсии диэлектрической проницаемости в сегнетоэлектриках типа титаната бария на сантиметровых волнах. / М.М. Некрасов, Ю.М. Поплавко // Известия академии наук СССР. Серия физическая. 1964 - т. 28 №4 - с. 714.
89. В.Н. Мурзин. Температурные исследования диэлектрической дисперсии поликристаллических ВаТЮз и SrTi03 в широком спектральном диапазоне. / В.Н. Мурзин, А.И. Демешина // Известия академии наук СССР. Серия физическая 1964 - т. 28 №4 - с. 695.
90. В.К. Ярмаркин. Диэлектрическая релаксация в тонкопленочных структурах металл-сегнетоэлектрик PZT металл. / В.К. Ярмаркин, С.П. Тесленко // Физика твердого тела. - 1998 - т. 40 №10 - с. 1915.
91. A.S. Sidorkin. Dispersion of dielectric permeability in polydomain ferroelectrics. / A.S. Sidorkin, A. S. Sigov // Вестник ВГУ, Серия физика, математика. 2002 - №1 - с. 52-58.
92. Даринский Б.М. Колебания доменных границ в сегнетоэлектриках и сегнетоэластиках с точечными дефектами. / Дариинский Б.М., Сидоркин
93. A.С., Косцов A.M.// Известия АН СССР, Серия физическая. 1991 - т.55 №3 - с.583-590.
94. ЮО.Томин В.Г. Диэлектрические свойства тонких кристаллов ТГС. / Томин
95. B.Г., Новик В.К., Селюк Б.В., Копуген В.А., Гаврилов Н.Д., Мелешина В.А.//Кристаллография.- 1974-т. 19.№>4-с. 809-814.
96. Горбунов В.В., Даринский Б.М. Изгиб доменной границы в поле наклонной дислокации в сегнетоэластике. // Известия АН СССР. Серия физическая. 1989 - т.53 №7 - с. 1292-1295
97. Смоленский А.Г. Физика сегнетоэлектрических явлений / А.Г. Смоленский, В.А. Боков, В.А. Исупов, Н.Н. Крайник, Р.Е. Пасынков, А.И. Соколов, Н.К. Юшин. J1.: Наука, 1985. - 396 с.
98. ЮЗ.Веневцев Ю.Н. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики семейства титаната бария / Ю.Н. Веневцев, Е.Д. Политова, С.А. Иванов. М. : Химия, 1985.-256 с.
