Вышедшие номера
Сравнение характеристик тонких пленок PZT на подложках из сапфира и кремния
Russian Foundation for Basic Research, 19-02-00148
Russian Foundation for Basic Research, 19-29-03058
Делимова Л.А. 1, Зайцева Н.В.1, Ратников В.В.1, Юферев В.С. 1, Серегин Д.С. 2, Воротилов К.А. 2, Сигов А.С. 2
1Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург, Россия
2МИРЭА - Российский технологический университет, Москва, Россия
Email: ladel@mail.ioffe.ru, Ratnikov@mail.ioffe.Ru, valyuf.ammp3@mail.ioffe.ru, d_seregin@mirea.ru, sigov@mirea.ru
Поступила в редакцию: 13 марта 2021 г.
В окончательной редакции: 14 марта 2021 г.
Принята к печати: 14 марта 2021 г.
Выставление онлайн: 13 мая 2021 г.

Свойства сегнетоэлектрических золь-гель-пленок PZT, осажденных на подложку из тонкого слоя кремния на сапфире Si-on-Sapphire" (SOS) сравниваются с пленками PZT, сформированными на подложке из кремния. Исследованы кристаллическая структура методом рентгеновской дифракции, асимметрия петель гистерезиса, поляризационные зависимости переходного тока, короткозамкнутого фототока и фото-ЭДС холостого хода, а также изгиб подложек. Пленки PZT на SOS текстурированы в единственном направлении (111) и демонстрируют симметричные петли гистерезиса с высоким значением остаточной поляризации. Пленки PZT на Si текстурированы в основном (111) и более слабом (100) направлениях, показывают меньшие значения поляризации и проявляют асимметрию петель гистерезиса, что отражается на величине переходного тока и фототока. Показано, что сапфировая подложка имеет выпуклый изгиб, вызывающий в плоскости пленки напряжение сжатия, ослабляющее влияние рассогласования параметров решеток PZT и Pt. Напротив, подложка Si имеет вогнутый изгиб, вызывающий растяжение пленки. Сделаны оценки деформаций и механических напряжений внутри пленок. Для PZT на Si получена оценка градиента деформации вдоль оси (111), которая позволяет связать асимметрию петель гистерезиса с флексоэлектрической поляризацией, и найдена величина флексоэлектрического коэффициента для золь-гель-PZT, равная 0.0154 μC/cm. Полученные результаты показывают, что использование сапфировой подложки обеспечивает лучшее качество тонких пленок PZT. Ключевые слова: сегнетоэлектрические пленки, PZT, непереключаемая поляризация, петли гистерезиса, вольтамперные характеристики, фототок, механические деформации и напряжения.
  1. Д.А. Абдуллаев, Р.А. Милованов, Р.Л. Волков, Н.И. Боргардт, А.Н. Ланцев, К.А. Воротилов, А.С. Сигов. Рос. техн. журн. 8, 5, 44 (2020). https://doi.org/10.32362/2500-316X-2020-8-5-44-67
  2. N. Setter, D. Damjanovic, L. Eng, G. Fox, S. Gevorgian, S. Hong, A. Kingon, H. Kohlstedt, N.Y. Park, G.B. Stephenson, I. Stolitchnov, A.K. Taganstev, D.V. Taylor, T. Yamada, S. Streiffer. J. Appl. Phys. 100, 5, 051606 (2006). https://doi.org/10.1063/1.2336999
  3. G.L. Smith, J.S. Pulskamp, L.M. Sanchez, D.M. Potrepka, R.M. Proie, T.G. Ivanov, R.Q. Rudy, W.D. Nothwang, S.S. Bedair, Ch.D. Meyer, R.G. Polcawich. J. Am. Ceram. Soc. 95, 6, 1777 (2012). doi: 10.1111/j.1551-2916.2012. 05155.x
  4. I. Kanno. Jpn. J. Appl. Phys. 57, 4, 040101 (2018). doi: 10.7567/JJAP.57.040101
  5. R.R. Benoit, R.Q. Rudy, J.S. Pulskamp, R.G. Polcawich, S.S. Bedair. J. Micromech. Microeng. 27, 8, 083002 (2017). doi: 10.1088/1361-6439/aa710b
  6. Chemical Solution Deposition of Functional Oxide Thin Films / Eds T. Schneller, R. Waser, M. Kosec, D. Payne. Springer (2013). doi: 10.1007/978-3-211-99311-8 
  7. B.-Y. Nguyen, G. Celler, C. Mazure. J. Integr. Circuits Syst. 4, 2, 51 (2009). DOI: 10.29292/jics.v4i2.297
  8. G.K. Celler. ECS Trans. 19, 4, 3 (2009). sci-hub.do/10.1149/1.3117387
  9. https://www.soitec.com/en/
  10. T. Nakamura, H. Matsuhashi, Y. Nagatomo. Oki Tech. Rev. 71, 4, 66 (2004)
  11. George Imthurn. The History of Silicon-on-Sapphire. http://www.admiral-microwaves.co.uk/pdf/peregrine/ History\_SOS\_73-0020-02.pdf
  12. H.W. Jiang, P. Kirby, Q. Zhang. Fabrication of PZT actuated cantilevers on silicon-on-insulator wafers for a RF microswitch. Micromachining and Microfabrication Process Technology VIII. San Jose, California, USA (2003). P. 165. https://dspace.lib.cranfield.ac.uk/bitstream/handle/1826/1485/ Fab%20PZT-silicon-on-insular%20wafers-2003.pdf?sequence =3\&isAllowed=y
  13. Y. Hishinuma, E.-H. Yang. J. Microelectromech. Syst. 15, 2, 370 (2006). DOI: 10.1109/JMEMS.2006.872229
  14. G.J.T. Leighton, P.B. Kirby, C.H.J. Fox. Appl. Phys. Lett. 91, 18, 183510-1/183510-3 (2007)
  15. T. Bland, J. Obhi, A. Patel, P. Kirby, M. Robinson, J. Kerr. Microelectron. Eng. 29, 1-4, 29 (1995)
  16. R.R. Benoit, C.Y. Cheng, R.Q. Rudy, R.G. Polcawich, J.S. Pulskamp, D.M. Potrepka, B.M. Hanrahan, S. Trolier-McKinstry. Sputtered Lead Zirconate Titanate Thin Films Deposited on Silicon-on-Sapphire Substrates. IEEE MTT-S International Microwave Workshop Series on Advanced Materials and Processes for RF and THz Applications (IMWS-AMP 2018). (July 16-18, 2018). Ann Arbor, MI, USA
  17. M. Adachi, T. Matsuzaki, T. Yamada, T. Shiosaki, A. Kawabata. Jpn. J. Appl. Phys. 26, 4, 550 (1987). doi: 10.1143/JJAP.26.550
  18. W. Braun, B.S. Kwak, A. Erbil, J.D. Budai, B.J. Wilkens. Appl. Phys. Lett. 63, 4, 467 (1993). doi: 10.1063/1.110026
  19. G. Han, J. Ryu, W.-H. Yoon, J.-J. Choi, B.-D. Hahn, J.-W. Kim, D.-S. Park, C.-W. Ahn, S. Priya, D.-Y. Jeong. J. Appl. Phys. 110, 124101 (2011). doi: 10.1063/1.3669384
  20. N.M. Kotova, K.A. Vorotilov, D.S. Seregin, A.S. Sigov. Inorg. Mater. 50, 6, 612 (2014)
  21. L.A. Delimova, E.V. Guschina, D.S. Seregin, K.A. Vorotilov, A.S. Sigov. J. Appl. Phys. 121, 224104 (2017). http://dx.doi.org/10.1063/1.4985177
  22. L.A. Delimova, V.S. Yuferev. J. Appl. Phys. 124, 18, 184102, (2018). https://doi.org/10.1063/1.5052613
  23. L.A. Delimova, V.S. Yuferev. J. Phys. Conf. Ser. 1400, 055003 (2019). doi: 10.1088/1742-6596/1400/5/055003
  24. В.М. Фридкин, Б.Н. Попов. УФН  126, 657 (1978)
  25. G.A. Rozgonyi, T. Ciesielka. Rev. Sci. Instrum. 44, 1053 (1973)
  26. G.G. Stoney.  Proc. R. Soc. Lond. A 82, 172 (1909)
  27. X. Jiang, W. Huang, Sh. Zhang. Nano Energy 2, 1079 (2013). http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2013.09.001
  28. W.A. Brantley. J. Appl. Phys. 44, 1, 534 (1973)
  29. Б. Яффе, У. Кук, Г. Яффе. Пьезоэлектрическая керамика / Под ред. Л.А. Шувалова. Мир, М. (1974). С. 136
  30. W. Ma, L.E. Gross. Appl. Phys. Lett. 86, 072905 (2005)

Подсчитывается количество просмотров абстрактов ("html" на диаграммах) и полных версий статей ("pdf"). Просмотры с одинаковых IP-адресов засчитываются, если происходят с интервалом не менее 2-х часов.

Дата начала обработки статистических данных - 27 января 2016 г.