17 Пронин Владимир Петрович Хинич Иосиф Исаакович Рыжов Игорь Викторович Крушельницкий Артемий Николаевич пьезо- и сегнетоэлектрики цирконат-титанат свинца униполярные тонкие пленки внутреннее поле микроэлектромеханика 2023 2024-06-13 Актуальность исследования: тонкопленочные сегнетоэлектрические структуры являются перспективными материалами для современной микро- и наноэлектромеханики. В связи с этим исследование структур подобного рода являются достаточно актуальными. Целью настоящего исследования является изучение электрофизических свойств сферолитовых структур сформированных на основе цирконата титаната свинца. Объект исследования являются тонкопленочные сегенетоэлектрические сферолитовые структуры на основе цирконата титаната свинца. Предмет исследования: определение механизмов формирования сферолитовых структур на основе цирконата титаната свинца и электрофизических характеристик. Задачи исследования: - совершенствования технологии формирования тонких поликристаллических слоев твердых растворов цирконата-титаната свинца (ЦТС), отличающихся сферолитовой микроструктурой, состав которых соответствуют области морфотропной фазовой границы, методом высокочастотного магнетронного осаждения на практически важных подложечных материалах, при вариации технологических параметров их формирования, - изучения особенностей сферолитовой микроструктуры и кристаллической структуры тонких пленок ЦТС с использованием методов растровой электронной микроскопии, атомно-силовой микроскопии, рентгеноструктурного анализа, - изучения полярных характеристик (спонтанной и остаточной поляризации, внутреннего поля) методами диэлектрической диагностики и силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика в сформированных пленках, - выявления связи технологических параметров, кристаллической структуры, микроструктуры и полярных свойств исследуемых сферолитовых пленок, - анализа полученных экспериментальных результатов и оптимизация технологии формирования и получения устойчивых униполярных тонких пленок ЦТС. Методы исследования: электронная микроскопия, атомно-силовая микроскопия, рентгеноструктурный анализ, методика анализа второй оптической гармоники, оптическая\ микроскопия, диэлектрическая\ спектроскопия. Результаты исследования В работе были выращены двухфазные (островковые) и однофазные тонкие пленки ЦТС отличающиеся лучистой сферолитовой микроструктурой, состав которых соответствовал области МФГ. Пленки отличались различной концентрацией центров зародышеобразования (или линейными размерами сферолитовых блоков, отличающимися в 3-4 раза). Было обнаружено, что: - в островковых лучистых сферолитах изменение микроструктуры и сигнала ГВГ от центра к периферии вызвано рекристаллизацией фазы перовскита и образованием лучистой микроструктуры, - в сферолитовых блоках наблюдался поворот ростовой оси, скорость поворота которой составляла 0.5-1.5 град/мкм, в зависимости от линейного размера сферолитов, - предполагается, что наблюдавшиеся эффекты такие как: изменение микроструктуры блоков, сигнала ГВГ, скорости поворота ростовых осей и другие определенные в работе характеристики, вызваны действием механических напряжений в плоскости тонких пленок, величина которых растет с увеличением размеров сферолитовых блоков. Появление механических напряжений обусловлено изменением плотности фаз в процессе кристаллизации тонких пленок ЦТС, а появление новых большеугловых границ вызвано достижением величины растягивающих напряжений предела упругости или выше, что приводит к образованию дислокаций и других кристаллических нарушений, приводящих к релаксации механических напряжений, - действие механических напряжений приводит к ориентации латеральной составляющей поляризации в радиальном направлении и образованию латерально радиальной самополяризации в сферолитовых островках и сферолитовых блоках. - границы сферолитов отрицательно заряжены, а вектор латеральной поляризации в них радиально ориентирован в направлении от центра сферолита к его границам. https://rep.herzen.spb.ru/publication/16700 https://rep.herzen.spb.ru/files/9492