Сегнетоэлектрические пленки для датчиков деформации тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ, ВЬКИЕЛ ШКОЛЫ И ТЕХНИЧЕСКОЛ ПОЛИТИКИ

РОССШ1

РОСТОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Специаливированнып совет К 063.52.08 по фивико-натематическнм наукам

Для служебного пользования На правах рукописи

Эка. N

ВАКИРОВ АЭАМАТ АВДУГЛППАРОЕИЧ

УДК 537.226.33

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПЛЕНКИ ДЛЯ ДАТЧИКОВ ДЕФОРМАЦИИ

01.04.07 - фиалка твердого тела

Автореферат диссертации на соискание ученоп степени кандидата фиаико-матеиатических наук

Ростов-на-Дону

1993

Работа выполнена на кафедре физики кристаллов и структур ного анализа физического факультета и в НИИ физики Ростовского госуниверситета

Научнш руководитель: доктор фиоико-натекатических наук,

профессор, Дудкевич В.П.

Официальные оппоненты: - доктор физико-математических наук,

профессор Бородин В.З. (Ростовский госуниверситет)

Ведуыая организация: институт кристаллографии РАН

(г. Москва)

Защита состоится " /!£." ¿</17/У& 199Л г. в//'"''часов на заседании Специализированного совета К 063.52.08 по фноико-натематическим наукам в Ростовском госуниверситете по адресу: 344104, Ростов-на-Дону, пр. Стачки, 194, НИИ физики РГУ.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке РГУ по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

кандидат физико-математических наук, Садыков С.А. (ДГУ, г.Махачкала)

Автореферат равослан

Ученый секретарь специалиаированного совета К 063. ло кандидат физико-математических

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тени. Успехи физики, технологии и перспективы применения тонких сегнетоэлектрнческих пленок отражены в ряде об-ворных работ последнего времени. В частности, установлены некоторые особенности проявления сегнетоэлектрических свойств в пленках и предприняты попытки интерпретации обнаруженных вако-номериостея 11]. На основе поликристаллических пленок совданы макеты энергоневавиеиных ячеек памяти, пироэлектрических приемников электромагнитного получения и др., а на основе гетеро-эпитаксиальных пленок - пакеты уникальных электрооптических устройств 12].

На фоне этих достижения весьма скромными представляются результаты исследования пьевоэффекта в сегнетоэлектрических пленках. В единичных работах по этой тематике представлены данные качественного характера, свидетельствующие чаще всего о "естественной" поляривованности пленок; нет информации о величинах пьезоэлектрических ковффициентов, об условиях соодания устойчивого поляривованного состояния, температурной стабильности, о связи между пьевоактивностью пленок и особенностями их атомного и надатомного строения и др. Соответственно, нет и анализа возможностей применения пленочных сегнетоэлектрических электромеханических преобразователен.

Скаванное выше, по видимому, позволяет считать тему настоящей работы актуальной.

Цели и задачи работы:

1. Изучение и интерпертация особенностей проявления сегнетоэлектрнческих и пьезоэлектрических свойств в полнкристал-лических сегнетоэлектрнческих пленках в свяви с условиями их формирования, составом, структурой и условиями соадания поляризованного состояния.

2. экспериментальная оценка качества пленок как активных элементов сенсоров деформации и разработка необходимых для этого устройств.

Объекты исследования! Поликристаллические пленки Ват1о3> РЫЕг0 5ЭТ10 45У0 01Ш0 01 )03 и ЫКЬ03 на подложках из платиновой фольги, фольги нержавеющей стали, слюды и поликора, полученные ВЧ распыленней мишеней соответствующего состава. Выбор этих соединения и твердых растворов определялся, прежде всего, их изученностью в виде кристаллов и керамики, что поаволяло выполнить сравнение свойств пленочных и объемных образцов, а также связан с широким практическим применением пьезоэлектричес-кихкатериалов на основе РЬ(гг,Т1)03 1ЛНЬ03.

Основные положения, выносиныа на защиту;

t. Зависимости пьеаомодулея пленок от температуры не имеют характерных для кристаллов и керамики максимумов в окрестности температуры свгнетоэлектрического фааового перехода. Этот эффект определяется размытием фазового перехода, вызванным высокой концентрацией дефектов структуры; степень размытия коррелирует с величиной микродеформаций.

2. На границе между пленками Pb(2r0<53Ti0 45VQ 0JCd0 01 )03

и подложками образуется переходные слои, того же состава, но со структурой пирохлора, определявшие квазитолиинные зависимости, в тон числе и пьезомодуля d33 от толщины пленок, поляризованных в равных условиях. Толщиной переходного слоя можно управлять, варьируя материал подложки и условия формирования пленок.

3. Создана феноменологическая модель переключения поляризации пленок, учитывающая возможность распределения микрообьемов по пороговым полям, а также возможность ограничения времени переключения процессами релаксации экранирующих зарядов. В результате объяснены известные ранее факты: существование максимума на кривой зависимости времени переключения от напряженности поля и, практически, линейный рост этого времени с увеличением плошади электродов.

А. На основе пленок PbtZr0 53Ti0.45wo,0jcdo.oi'°з ма подпо*ках

из нержавеющей стали созданы макеты широкополосных (от 10

7 -9

до 10 ГЦ) датчиков динамической деформации (от 10 до

3-10 *>. способные работать в интервале температур от комнатной до 200 V

Научная новизна.

1. Получены комплексные данные о пьеаоэффекте в поликристаллических сегнатозлектрических пленках и о влиянии дефектов структуры.

2. Предложен механизм, обьясняппшп рост времени переключения поляризации в тонких на биполярных прямоугольных импульсах.

3. Обнаружен и изучен повыл тип переходного слоя < неднффуаион-ной природы).

Практическая ценность■

1. Полученные экспериментальные данные об особенностях пьево-эффекта в сегнетоэлектрических пленках, содержащих дефекты структуры, необходимо учитывать при построении теории реальной сегнетоэлектрической керамики.

2. Получен комплекс данных, поаволяютип оценить воаможность применения пленок в пленочных ¡электромеханических устройствах и показана перспективность испольоовання сенсоров дина-мическоп деформации на основе сегнетоэлектрических пленок в промышленном прочностной эксперименте.

Апробация результатов работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XI и XII Всесоюоных конференциях по фнвике сегнетоэлектриков (Черновцы, 1906; Ростов-на-Дону, 19691, на XII Всесоюзной конференции по физико-химическим основан технологии сегнетоэлектрических и родственных им материалов {Звенигород, 1968), на Всесоюзной конференции "Микрозлектрожше датчики п маинностроении1' (Ульяновск, 1990), на международных конференциях "Керамина для электроники - получение и свойства" (Гига, 1990), "Пропрачная сегнетоэлектрическая керамика: получение, свойства и применения" (Рига, 1991), на У11 Европелскол конференции по сегнетозлектри-честву (Франция, Дижон, 1991), на международно« конференции "Пьевотехника-92" (Санкт-Петербург, 1992) и на II Европеоскоп конференции по применению полярных диэлектриков (Англия, Лондон, 1992). Публикации.

По теме диссертации опубликовано 22 работы. Основное содержание диссертации наложено в 7 статьях и 12 теонсах докладов.

Личный вклад автора.

Основные научные результаты получены автором лично. Соавторы совместных публикация приникали участив в постановке эадач 1ДудкевичВ.П., Мухортое В.М., Свиридов Е.в.) и в интерпретации результатов некоторых диэлектрически« намерения (Бирюков C.B., Суровяк Э.,Марголин A.M.) и рентгенографических данных (Головкою. И., Захарченко И.Н.).

Мишени для получения пленок наготавливались Клевцовым А.Н., Реаниченко Л.А. и Чернышковым В.А.

Некоторые стенды для испытаний пленочных сенсоров проектировались и изготавливались при участии Адонина А.И., Ефремуш-кина Ю. В, и Никитина Я.С.

Стажер иа Болгарии Недев С.Р. участвовал в течение 3-х месяцев в получении пленок.

В процессе изготовления и испытания пленочных сенсоров участвовала Чернышева Л.К.

Работа по исследованию пленочных пьезоэлектрических преоб-рааователеп волн Ралея и Лэмба выполнена, главный обрааом, Стариковым В.П., Харитоновым в.и., Жигалиным г.в. и темниковын А.И. по инициативе Серьеанова А.Н.

Объем и структура работы.

Работа состоит ио введения, четырех глав и ваключения, изложенных на 194 страницах машинописного текста, включающего 68 рисунков, 10 таблиц и список литературы ио 149 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении покавана актуальность темы диссертации, сформулированы цели и аадачи работы, основные положения, выносимые на защиту, укапана.ноанана и практическая ценность результатов и их аппробации, даны сведения о публикациях по теме диссертации.

В первой главе , т.е. в кратком литературном обворе представлены выводы о реальных преимуществах применения сегне-тоэлектрических пленок в качестве активных элементов сенсоров динамической дефорнации и других электромеханических преобразователен вместо используемых в настоящее время пленок Zno, ZnS и

ПВДФ (полившшл декфгоркд). Их существенны*! недостаток - малая диэлектрическая проницаеность вещества пленок. Это совдает подчас непреодолимые проблекы согласования импеданса сенсора с регистрирующей аппаратурой, а при увеличении площади пленки для повышения емкости сенсора реако ограничивает- частотный диапа-аон.

Рассмотрены методы получения сегметоэлектрнческнх пленок, выделены перспективные. Обоснован нетод выбора ВЧ катодного распыления для практической реалноацин. По литературным данным установлено, что наибольшие трудности (независимо от метода) вооникают в случае сложных оксидов, содержащих соннец и, в частности, в случае широко используемых в пьепотехнике сегнето-электрических материалов на основе системы и твердых растворов Pb(Zr,Ti)03. Эти трудности обусловлены: 1) летучестью кислорода и свинца (или его оксида) при высоких температурах осаждения, необходимых для синтеза и кристаллизации ив продуктов распыления (или первичных продуктов химического осаждения и 2) склонностью кристаллизации в нежелательной fa.ee со структуроп пирох-лора.

Обсуждена природа особенностеп проявления сегнетоэлектри-ческих свойств, известных по литературным данным, в поликристаллических пленках микронных толиин на подложках. Показано, что большая часть ив них (размытие фазовых переходов, рост коэрцитивного поля и др.), по-видиному, связана с малый рапмером кристаллов в пленках, с дефектами структуры в них, а также с влиянием диффузионного переходного слоя на границе между пленками и подложками.

Установлено, что инфорнацни о пьеаозВДекте в сегнетоэлект-рических пленках крайне мало, вовсе отсутствуют системные исследования, включавшие в себя поиск условия предварительной поляризации, ивученив стабильности поляризованного состояния во времени и при сильных внешних воздепствипх.

Таким образом, показана целеоообрпшюсть решения падач настоящей работы.

Во второД главе охарактеризованы модификации метода ВЧ катодного распыления (непрерывное и импульсное) синтезированных мшненей стехиометрического состава (я виде керамики или порошка), использованные для получения пленок ВдТ1о3, 1ЛНЬС>3,

Pb(Zr0 53Ti045w0 0,Cd0 01)0Jf а также, обсуждены рввупьтаты исследования их состава, структуры и микроструктуры.

Покааано, что при повышении давления р _ рабочего гава

2

(кислорода! и удельной ВЧ мощности N - 15...20 Вт/см наиболее просто формируются пленки ВаТ103 и LlNb03. Они получены на подложках полнкора, нержавеющей стали и платины в следующих областях варьирования условий:

ро2- 40...60 Па, Тп- 600...800 °С и h- 9...12 мм (BaT103h РоЯ- 30...40 Пп, Тп- 360...500 °С и h - 9...12 мм <LiNb03), где Т - температура полложки, ah- расстояние между мишенью и подложкой. Параметры элементарной ячейки пленок совпадали с инвестиции для объемных обрапцов в пределах погрешности их определения, например, для пленок LiNb03 в гексагональной установке а - (5,146 ± 0,001) Я, с - (13,816 ± 0,005) Я и с/а - 2,69, а для объемных образцов а - (5,150 ± 0,001) Я, с - (13,816 ± 0,003) Я и с/а - 2,69. Раамеры кристаллитов G, величины микродеформаций Ad/d и раамеры областей когерентного рассеяния D в области условий формирования монофавных пленок поменялись в широких пределах, например, для пленок BaTi03 Q » 0.05...0,5 мкм, Ad/d - 0,0007...0,015, D - 200... > 1000 Я.

особые трудности вызвало получение пленок РЫZr,Ti,W,Cd)03: дефицит Pb и образование фазы со структурой пирохлора. Однако, и в stom случае выделялась область пространства условий формирования пленок, в которой конденсаты сохраняли стехиометрическое отношение металлических компонент и крис-талливовалнсь в фазе со структурой перовскита на больших подложках бео какой-либо последующей термообработки. Одна иа фазовых диаграмм покапана на рис. 1. Здесь т - длительность ВЧ импульса, г ~ скважность. При импульсном ВЧ распылении формировалась ромбоэдрическая, а при непрерывном ВЧ распылении - тетрагональная фава со структурой перовскита. Это можно было отнести за счет небольшого изменения отношения Zr/Ti, лежавшего в пределах погрешности определения (± 4 * относительных), т.к. объемные обравцы соответствовали области морфотропного фазового перехода и были двухфавныни. Для пленок РЫZr,Tl,W,Cd)03 G - 0.05 ...0.7 мкм, Ad/d - < 3...Ö1 -1О*3 HD- 300...>1000 Я.

Изучено влияние потенциала смешения подложки относительно плазмы на состав н структуру пленок. Установлено, что положен-

100 60 20

4 О «TÍJKW | |}ЩЧ f ífjjíí' i iffiík 2 И Л L fe fá

3Ó0 Щ 500 (00 Т„Х

Рис. 1. Фазовая Pb( Zr,Tl,W,cd )03: фапа

диаграмма р^- Тп для плрнок перовскнта (11, фапа пирохлора <21,

Прочил условия:

снесь этих фаа (31, рентгеноаморфная фа»(1 М1 2

N - 18 Вт/си , h - б им, г - 200 икс, г - 2,5, подложки ип

норжавесивй стали

Я1 я 5 В Я

Рис. 2. Рентгеновские дифрактограмнм |СиКя1 пленки РЫZr,Ti,v,cd)Ол исходной толщиной 5,0 икн 111. последовательно утоныпаеной травлением в 5 *-ном родном растворе нмо,: 2,5...2,8 мкм (21) 0,8...1,1 мкн С 3 t г 0,2.,.0,4 мкм И(

ное смещение не уменьшает дефицита РЬ, как утверждалось в (41, тогда как внак и величина смещения определяют характер текстуры пленок.

Показано, рис.2, что на ранних стадиях кристаллизации пленок РЬ! гг, Т1, V, Сс1 )03 в условиях образования фавы перовскита для "толстых" пленок на границе между пленками и подложками образуются переходные слои со структурой пирохлора. Толщины этих слоев минимальны в центре области (1), рис.1, и на подложках из платины и поликора (не более 200...250 X); они максимальны на периферии области (1) и на подложках ив нержавеющей стали (до 0,2...0,3 мкм).

В третьеп глапе описаны методы исследования сегнетоэлектричес-ких и пьезоэлектрических свойств пленок, а также представлены результаты этих исследования.

Показано, что диэлектрические свойства поликристаплическнх

пленок ЫИЬОэ блинки к свойствам соответствующей керамики.

Пленки 1ЛНЪОэ, полученные при температурах существенно меньших,

чем температура точки Кюри, обладали существенной пьеаоактив-

-12

ностью (б...в)-10 Кл/Н; для сравнения: у поляризованной

керамики 1Л№э03 <азз= (10...12)•10~12Кл/Н.

В результате исследования сегнетоэлектрических свойств пленок БаТ103 подтверждены выводы работы [5] о том, что с ростом величины иикродеформации в пленках усиливается размытие фазовых переходов, уменьшается прямоугольность и насыщенность петель диэлектрического гистерезиса, увеличивается коэрцитивное поле и уменьшается реориентационная поляризация, усиливается эффект обратного упругого переключения поляризации.

Те же закономерности установлены при исследовании пленок РЫ2г,Т1,«,са)03 , а также показано, что формулы работы [51, устанавливающие связь между диэлектрическими свойствами объемных образов и свойствами пленок при учете величины микродеформации в последних, дают результаты, вполне удовлетворительно согласующиеся с экспериментальными данными о пленках РЫгг,Т1,К,Сс1)03, как покавано на рис. 3, если пленки получены в условиях, предотвращающих образование "толстого" переходного слоя. Установлено, что сравнительно "толстые" переходные слои, образующиеся при формировании пленок в неоптинальных условиях, ответственны ва низкочастотную дисперсию диэлектрической прони-

с-ю'

>ис.З. Экспериментальная (1) и расчетная (2) (зависимости диэлектрической проницаемости от температуря пленки РЫ 2г, т!,>?,С<1 толщиной 2,0 мкм на платиновой подложке: IX - 500 В/см, Г = 1,5 кГц, ¿а/а =■ 3.5-Ю-3 и О > 1000 %

>ис. 4. Зависимость пьезомодуля <133 пленок РЬ( гг,т!, V, Сс1 Ю3 от температуры: Ла/й = 2.7-10~3 (1) и с!/с1 - 7,5-10~? (2). Толщина пленок 2,5 мки.

цаемости, а также оа зависимости диэлектрической проницаемости, остаточной поляризации, коэрцитивного поля, пьезомодуля и др. от толщины пленок (речь идет об области толщин до 5 икн и более).

Показано, что существование максимума на кривой зависимости времени переключения пленок от напряженности электрического поля (биполярные прямоугольные импульсы), линейная зависимость времени переключения от площади электродов и большой разброс значений времен переключения, приводимых разными авторами, -следствие распределения "микрообьенов" по пороговым полям,ограничение времени переключения временем поставки экранирующего заряда и существования переходных слоев различной природы. Аналитическая часть соответствующей феноменологической модели здесь не приводится из-ва громоздкости.

Найдены оптимальные условия поляризации пленок ВаТх03 и

РЬ( гг, Т1, И, Сс1 )СЦ . В случае последних лучшие результаты получены

7 7

при поляризации пилообразными импульсами (от 5-10 до 8*10 ) во время нагревания до температуры 300 °С и последующем охлаждении без выдержки при максимальной температуре; полное время цикла 40 мин, У пленок РЬ( У,Сй )0, с мнкродеформациен

- з

А<1/<1 * (5...8)-10 при толщине 1,5... 5,0 мкм пьеоомодуль

а,, - < 40... 60 ) -10" 12 Кл/Н, тогда как при Да/с1 - ( 2...4)-10~Э -12

с!33 « ( 70.. . 100) • 10 Кл/Н. Есть основания считать причиной уменьшения с133 в пленках указанных толщин (у объемных образцов да/а - (3...5)"3 и а33 - (200.. .220)-ю"12 кп/н> существование протяженных дефектов структуры, характерных для кристаллитов малого размера.

Установлено, что (зависимости <ц3(Т) пленок не имеют максимумов в окрестности температур максимумов на кривых е(Т), рис.

3 и 4, а при определенной величине микродеформации Дс1/<1 =

- 3 - 3

» (5...8)• ю для ры2г,т1,м,са)о3 или Да/а = (3...4)-ю

для ВаТ1о3 пьеоонодули не изменяются в широкой области температур.

Научены характеристики старения пленок и, особенно, пленок РЬ( 2г,Т1,У,Сс1 юэ, как перспективных в плане приложений. Установлено, что за первые 30...40 минут после поляризации у последних пьеаомодуль й33 уменьшается на 10...15 %, а затем на 5...8 % в течение года. В процессе старения формировалось

"внутреннее поле", стабилизирующее поляризованное состояние, рис. 5 и 6. Данные, представленные на рис. 5, получены следующим образом. Пленка толщиной 2,5 мкм Дй/а » 7,5*Ю-3; П = 350 X» поляризовалась в оптимальных условиях па полгода до намерений, она нагревалась ва 5 мин до температуры Т и без выдержки при этой температуре охлаждалась до комнатной за 10 минут, после чего выполнялись намерения (кривая 1). После этого пленка вновь поляризовалась и через 40 минут процесс измерения, описанный выше, повторялся (кривая 2). Представляется, что различия в темпах спада (кривые 1 и 2, рис. 5), а также в величинах с13? при температурах, превышающих "точку Кюри" (около 360 °С1, отражает роль внутреннего поля. На рис. 6 представлены данные, отражающие процесс деполяризации пленки переменным электрическим полем и также свидетельствующие об устойчивости поляризованного состояния. Пленка РЬ( 7.г, Т1 ,У,СМ 10, толщиной 2,9 мкм ( -3 о

¿<1/(1 =6,0-10 , I) = 480 С) поляризовалась за полгода до нача-

7

ла опыта; поляризующее поле - 5-10 В/м. Видно, что только после воздействия поля напряженностью 3,75-107В/м (75 % от напряженности поляризовавшего поля) величина с133 уменьшалась на 25 %, В четвертой главе представлены результаты исследования возможности создания сенсоров динамической дкеформации на основе сег-нетоэлектрических пленок. Сконструированы, изготовлены и изучены макеты сенсоров двух типов: II изотропные сенсоры, отклик которых пропорционален сумме главных деформаций на поверхности объекта испытаний и 2) анизотропные сенсоры, отклик которых зависит от главных деформаций на поверхности обьекта испытаний и ориентации собственных направлений тензора деформации относительно оси сенсора. Первые изготавливались на основе пленок РЬ( гг,П, У,Се1 Ю3, поляризованных по направлению к подложке из фольги нержавеющей стали, вторые - на основе тех же пленок, поляризованных по направлению касательной к поверхности диэлектрической подложки из поликорл (планлрпые встречно-итыревые электроды).

Описана лабораторная установка для калибровки и испытаний сенсоров, созданная на основе так называемой балки равного сопротивления изгибу,

В результате калибровки и испытаний показано, что на дешевых подложках из фольги нержавеющей стали можно создать широко-

¿33>огн.«9

ко т гко зоо 36о т т_оС

Рис. 5. Зависимость величины пьезомодуля а33 пленки

РЬ( 2г,Т1, V,Сс1 Ю3 от кратковременного воздействия повышенной температуры: плепка поляризована за полгода до начала опыта (1), пленка поляризована за 40 мин до начала опыта. Все измерения выполнены при комнатной температуре.

Рнс. 6. Влияние переменного поля (60 Гц) на величину пьево

модуля а33 пленки РЫ2г,Т1,«,С<1)03 : 1,0-107 В/м ( 1); 2,0-Ю7 В/м (2); 2,5• 107 В/м (3); 3,75-Ю7 В/м (4). Комнатная температура.

-2 7 3

полосные (от 10 до 10 Гц), малогабаритные (2x2x0,1 мм или

д

1x1x0,03 мм при массе не более 0,01 г> сенсоры с широким дина-

_ ц

мическим диапазоном (интервал деформации от 10 до 3-10 ), способные работать, по крайней мере, в интервале температур 0.,.+200 С (в области низких температур намерения не выполнялись ), а также при кривизне изделия до 20 м 1. Емкость сенсора 000...1000 лкф.

Подобные сенсоры на основе пленок ВаТЮ3 и 1ЛМЬ03 не имели преимуществ. Первые из-за более узкого интервала рабочих температур, вторые - из-за меньшей чувствительности, а также из-за быстрого роста диэлектрических потерь в области температур 200...250 °С.

Сенсоры проходили испытания в промышленном прочностном эксперименте на Ростовском вертолетном заводе, в Новосибирском НИИ авиации и в Московском НИИ гражданской авиации. В протоколах испытаний и в четвертой главе диссертации отмечены преимущества использования пленочных сенсоров по сравнению с общепринятыми тензореаистивныни.

Изучена "диаграмма направленности" анизотропных сенсоров в опытах на балке равного сопротивления изгибу, т.е. зависимость пьевосигнала от угла между осью сенсора I направление поляризации) и осью балки, которая совпала с расчетной в пределах погрешности измерений.

5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Получены и комплексно изучены поликристаллические пленки ВаТЮ3, Ь1ИЬ03 и РЬ( 2г,Т1,У,Сс1)03 на подложках из платины, никеля, нержавеющей стали, поликора и монокристаллов мусковита

(слюда).

2. Установлено, что на ранних стадиях кристаллизации пленок РЫ гг,Т1,У,С<1)03 в условиях образования фазы со структурой перовскита для "толстых" пленок (1 ... 2мкн| вблизи подложки формируются "переходные" слои со структурой пирохлора. Толщина этих слоев минимальная в центре найденной области условий кристаллизации фазы со структурой перовскита и на подложках из платины и поликора (не более 200 ... 250 Я); она максимальна на

периферии упомянутой области н на подложках иа нержавеющая стали (до О,2 ... 0,3 мкм).

3. "Толстые" переходные слои со структурой пирохлора ответственны па нипкочастотную дисперсию диэлектрической проницаемости ипавнснмость остаточной поляривации, коэрцитивного поля,- диэлектрической проницаемости и пьевсмодуля с!33 от толщины пленок (вплоть до 5 ... 8 нкн и более), тогда как в пленках, полученных в оптимальных условиях, подобные оависимости не наблюдались (при толтшю 2 нкк и более).

4. Подтвержден вывод работы 151, основанный на экспериментальном исследовании пленок ВаТ10э, о том, что с ростом величины мнкродеформпции усиливается раомытие фазовых переходов, уменьшается пряноугольность и насыщенность петель диэлектрического гистерезиса, увеличивается коэрцитивное поле, уменьшается реориеитационная и остаточная поляризация, усиливается эффект упругого обратного переключения поляривации. Покапано, что те же пакономерности характерны и для пленок РЫ2г,П,У,са)0^. Следовательно, установлено, что укаванные выше вакононерности носят общий характер.

5. Покапано, что существование максимума на кривой оависимости времени переклпчения от напряженности электрического поля и, практически, линейный рост этого времени с увеличением площади электродов, а также большой диапазон времен переклечения, приводимых равными авторами, - следствие распределения ннкро-обьемов по пороговым полям, ограничения времени переключений временен поставки экранирующего оаряда и влияния переходных слоев раоличной природы.

6. Найдены оптимальные условия совдания в пленках ВаТЮ3 и РЬ( 2г,Т1,Ю3 устойчивого поляриаованного состояния и покапано, что павнсимости пьевомодулей от температуры не имеет характерных для кристаллов и керамики максимумов а окрестности температуры сегиетоэлектрических фавовых переходов. Этот эффект определяется ряямытнем фпповых переходов, вызванным высокой концентрацией протяженных дефектов структуры! степень размытия коррелирует с величиной микродеформации. Пьевомодули могут не поменяться в широкой области температур.

7. На основе полученных данных сопданы изотропные и ани-потропны« сенсоры динамической деформации, калиброванные в об-

пасти ниаких частот, испытанные в условиях длительного старения, действия поляривусвшх переменных электрических полей циклических нвменения тенпературы, а также испытанные в условиях промышленного прочностного эксперимента с положительной оценкой (Ростовский вертолетный вавод, сибирский НИИ авиации).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУПЛНКОВАНЫ В РАПОТАХ:

1. Пьепоэлектрические свойства пленок ВаТЮ3, получении х ВЧ катодным распылением/ Бирюков C.B., Захарченко И.Н., Ва-киров A.A..Марголин А.Н., Дудкевич В.П.//В сб.:ЦНТИ "Волна" -Проблемы автоматиаации впрочностнон эксперименте. - носква, 1986.- С. 189-197.

2. Пьевоэлектрические свойства сегиетоэлектрическнх поликристаллических пленок /Мухортов в.н., Свиридов е.в., вирюков C.B., Захарченко И.Н., Вакнров A.A., Марголии А.Н., Дудкевич В.П.//Tea. докл.XI Всесоюоной конф. по фиаико сегнетоэлектри-ков.- Черновцы, 1986.- С. 189-190.

3.Пленочный пьевоэлвктрмческий преобраоователь волн Рэ-леяи Лэнба/ Серьеонов А.Н., стариков В.П., Харитонов в.И., Жигалин Г.В., Дудкевич в.П., Мухортов в.н., темников А.и., вакиров A.A. //В сб.: Проблемы автоматизации в прочностном »ксперинен-те.- М.:Иад-во ЦНТН. - 1987. - С. 179-184.

4. Получение пленок ЦТС с устойчивын поляривованным состоянием/ Свиридов В.В., Вирвков C.B., Вакнров A.A., Адонии А.И., Мухортов В.М.//Т0ОИСЫ докл. III Всесоюоной конференции по фиан-ко-химическин основам технологии сегнетоэлектрических и родственных материалов. - Звенигород, 1968. -С. 132.

5. Пьевоэлектрические свойства тонких пленок Pb(Zr,Ti|03 / Свиридов е.В., Вироков С.В., Вакиров A.A., Сэк-И.М., Мухортов В.м., Дудкевич В.П.//В сб.: Специальная электроника , сер У, -1989 - вып. 1., N 18. - С. 31-35.

6. Электромеханический преобрааователь о широким диапаво-нон регистрируемых деформаций, наготовленный на основе сегнето-

электрической пленки/ Свиридов Е.В., Вирвков C.B., Чернигова Л .К., Вакиров A.A., Мухортов В.Н., Дудкевич В.П.//специальная электроника , сер У (радиодетали и радиоконпоненты). - 1989 -вып. 1., N 18. - С. 31-35.

7. Проблемы получения тонких пленок сегнетоэлектрических сложных оксидов, содержащих свинец/Вакиров А.А.,захарченко И.Н., Мухортое В.М., Головко Ю.И.//Д0П. в ВИНИТИ 19.04.89 N 2570-ВЙ97 -47 с.

8. Структура и некоторые физические свойства тонких пленок LiNb03/ Марголин A.M., Бакиров A.A., Ревниченко Л.А., Чернышков В.А., Головко Ю.И. //Тезисы докл. XII Всесоюзной конференции по физике сегнетоэлектриков. - Ростов-на-Дону, 1989. - т. 3.- с. 130-131.

9. Текстура пленок Pb(Zr,Ti)03, полученных ВЧ катодным распылением/Вакиров A.A., Головко Ю.И., Мухортов В.М., Дудке-вич В.П.//Тезисы докл. х 11 Всесоюзной конференции по физике сегнетоэлектриков. - Ростов-на-Дону, 1989. - т. 3.- С. 147.

10. Stable polarized state of Pb(Zr,Ti!0 thin films and dynamic strain detector on their basis/Sviridov E.V., Birukov S.V., BaV.irov A.A., Adonin A.J. // Abstr. Intern, conf. Electronic Ceramics production and properties. - Latvia, Riga.1990. - P. 92.

11. Stable polarized state of Pb(Zr,Tit03 thin films and dynamic strain detector on their basis/Sviridov E.V., Birukov S.V., Bakirov A.A., Adonin A.J.// Proc. Intern, conf. "Electronic Ceramics production and properties". - Latvia, Riga. 1990. P. 91-93.

12. Преобразователь динамических деформаций на основе сег-нетоэлектрической пленки / Бакиров A.A., Бирюков С.В., Дудкевич В.П.,Ефренушкин Ю.в., Никитин Я.е., Свиридов Е.В., Сэм Е.В. //Тезисы докл. Всесоюзной конференции "Микроэлектронныа датчики в машиностроении". - Ульяновск, 1990. - с. 67.

13. Switching process in thin ferroelectric films of type PZT/ Surowiak Z. , Zakharchenko I.N., Bakirov A.A., Harchenko E.A. , Mukhortov V.H., DudV.evich V.P. //Abstr, Seventh Europ. Meet. onFerroelectr. -Dijon (France), 1991. - P. 8014.

14. The transition layer in polycristalline PZT films /Alyochin V.A., Sviridov E.V., Bakirov A.A., Margolin A.M., Zakharchenko I.N. , Sem I.H., Diidkevich V.P.//Abstr. Seventh Europ. Meet, on Ferroelectr. -Dijon (France), 1991. - P. 8036.

15. Polarisation reversal in Pb(Zr,Ti)03 fi1ms/Sviridov E.V., Bakirov A.A., Margolin A.H., Sera I.M., Alyoshin V.A.,Za~

:harchenko I.N.,Nedev S.R.//Abstr. Intern. Conf. "Transparent 'erroelectric ceramics:production, properties, application". Riga, 1991. - P. 141.

16. The switching process in ferroelectric PZT films/' ¡urowiak Z. , Dudkevich V.P., Zakharchenko I.N., Bakirov А.Л., larchenko E.A., Sviridov E.V., Mukhortov V.M.//Abstr. Intern. !onf. "Transparent ferroelectric ceramics: production, pro-larties, application". -Riga, 1991. - P. 146.

17. Активны« элемент датчика динамических деформации на-ichobq сегнетоэлектрической пленки/Бакнров А.А., Дудкевич В.П., :фремушкин Ю.в., Свиридов Е.В.,Сэм И.М. //Tea. докл. Международной конф. "Пьеэотехника-92". - санк-Петербург. -1992.

!. 28.

18. Thin ferroelectric films of the lead zircomite-titanate iype obtained by RF sputtering/ Surowiak Z., Loposko M. , Zak~ îarchenko I.N., Bakirov A.A.,Marchenko E.A., Sviridov E.V. , lukhortov V.H., Dudkevich V.P. ft Thin Solid Films. -1991. - v. !05- P. 76-64.

19. The transition layer in polycrystal1ine PZT films/Aly->ahin V.A., Sviridov E.V., Bakirov A.A., Margolin A.M.,Zakhar~ ;henko I.N., Sera I.M., Dudkevich V.P.//Ferraelectrics.-1992.-r, 128.-P.7-12.

20. "Isotropic" sensor of dynamic strains/Bakirov A.A, Sem I.H. , Sviridov E.V., Mukhortov V.M. Dudkevich V.P.// The dielectric society 25th Anniversary meeting in conjuction with ÎCAPD-2 and JWJF-1 Imperial College of Science, Medicine and Technology. - London, United kingdom.- 1992. - P. 159-160.

21. "Anizotroplc sensor" of dynamic strains/Rakirov A.A, Sviridov E.V., Dudkevich V.P.// The dielectric society 25th an~ »iversary meeting in conjuction with ECAP&-2 and JWJF-1 Imperial College of Science, Medicine and Technology. - London, inited kingdom." 1992. - P. 157-158.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Shi L. , Krupanidi S.B., Haertling G.H. Development of 'erroelectric Pb(2rxTij_xЮ3 thin films of by metallorganic de-iqmposition process and rapid thermal annealing//Integrated

Ferroelectrics.- 1992. - v. 1, N 1. - P. 111-128.

2. Swartz S.L. , Vood V.E. Ferroelectric thin films//Condensed Matter. News.- 1992. - v. 1, N 5. - P. 4-13.

3. High speed optical TIR switches using PLZT thin-films waveguides on saphire/ Higashino H, , Kawaguchi T., Adachi H. , Hakino T. Yamazaki 0.//Jap.J.Appl.Phys. - 1985. - Suppl. 24-2.-P. 264-286.

4. Volz H. , Koger K. , Schmitt II. Preparation and properties of thin ferroelectric films of PZLT/ZFerroelec-trice.- 1983. - v. 51, N 1-2. - P. 87-92.

5. Феноменологическая модель равмытия сегнетоэлектрическо-го фазового перехода в сегнетоэлектриках типа BaTi03/ Бирюков С.В., Радченко М.Г., Дудек Ю.С., Мухортов В.М., Марголин A.M., Головко Ю.И., Захарченко И.П., Дудкевич В.П., Фесенко Е.Г.// Ростов-на-Дону.-1983.-75 с.-Рук. деп. в ВИНИТИ N 3576-83.