ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННЫХ СЛОЕВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНДЕНСАТОРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК
https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-3-18-26
Аннотация
Конденсаторные сегнетоэлектрические структуры являются основой многих современных устройств микроэлектроники, в том числе энергонезависимой памяти, пьезоэлектрических микроактюаторов, датчиков и пр. Тенденция миниатюризации подобных устройств, требует уменьшения толщины сегнетоэлектрического слоя, что приводит к снижению важнейших характеристик сегнетоэлектрических структур, таких как диэлектрическая проницаемость, остаточная поляризация, температура Кюри и др. Подобные толщинные зависимости, как правило, интерпретируют в рамках модели «нарушенного слоя», предполагающей существование несегнетоэлектрических нарушенных, «мертвых» слоев постоянной толщины на границе сегнетоэлектрик-металл. В данной работе исследованы диэлектрические характеристики конденсаторных структур на основе плотных и пористых пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) различной толщины. Проведено моделирование зависимостей диэлектрической проницаемости от толщины с учетом нарушенных слоев, определена оптимальная методика моделирования.
Список литературы
1. Sakashita Y., Segawa H. Dependence of electrical properties on film thickness in Pb(ZrxTi1-x)O3 thin films produced by metalorganic chemical vapor deposition // J. Appl. Physics. 1993. V. 73. № 11. P. 7857-7863.
2. Tagantsev A.K., Landivar M., Colla E., Setter N. Identification of passive layer in ferroelectric thin films from their switching parameters // J. Appl. Physics. 1995. V. 78. № 4. P. 2623-2630.
3. Amanuma K., Mori T., Hase T., Sakuma T., Ochi A., Miyasaka, Y. Ferroelectric properties of sol-gel derived Pb(Zr, Ti)O3 thin films // Jpn. J. Appl. Physics. 1993. V. 32. № 1. P. 4150-4153.
4. Catalan G., Sinnamon L.J., Gregg J.M. The effect of flexoelectricity on the dielectric properties of inhomogeneously strained ferroelectric thin films // J. Physics: Condensed Matter. 2004. V. 16. № 13. P. 2253-2264.
5. Chen B., Yang H., Zhao L., Duan X.F. Thickness and dielectric constant of dead layer in Pt/ (Ba0.7Sr0.3)TiO3/YBa2Cu3O7-x capacitor // Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. № 4. P. 583-585.
6. Vendik O.G., Zubko S.P., Ter-Martirosayn L.T. Experimental evidence of the size effect in thin ferroelectric films // Appl. Phys. Lett. 1998. V. 73. № 1. P. 37-39.
7. Tyunina M., Levoska J. Application of the interface capacitance model to thin-film relaxors and ferroelectrics // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 88. № 26. P. 262904-262904-3.
8. Gerra G., Tagantsev A.K., Setter N. Ionic polarizability of conductive metal oxides and critical thickness for ferroelectricity in BaTiO3 // Phys. Review Lett. 2006. V. 96. № 10. P. 1076031-10760313.
9. Hwang C.S., Lee B.T. Depletion layer thickness and Schottky type carrier injection at the interface between Pt electrodes and (Ba, Sr)TiO3 thin films // J. Appl. Physics. 1999. V. 85. № 1. P. 287-295.
10. Kaleli B., Nguyen M.D., Schmitz J., Wolters R.A.M., Hueting R.J.E. Analysis of thin- film PZT/LNO stacks on an encapsulated TiN electrode // Microelectronic Engineering. 2014. V. 119. P. 16-19.
11. Majdoub M.S., Maranganti R., Sharma P. Understanding the origins of the intrinsic dead layer effect in nanocapacitors // Phys. Rev. B. 2009. V. 79. №. 11. P. 115412.
12. Chang L.W., McMillen M., Morrison F.D., Scott J.F., Gregg, J.M. Size effects on thin film ferroelectrics: Experiments on isolated single crystal sheets // Appl. Phys. Lett. 2008. V. 93. № 13. P. 132904-3.
13. Котова Н.М., Подгорный Ю.В., Серегин Д.С., Воротилов К.А., Сигов А.С. Влия- ние методики приготовления пленкообразующих растворов на электрофизические свой- ства сегнетоэлектрических пленок ЦТС // Нано- и микросистемная техника. 2010. № 10. C. 11-16.
14. Серегин Д.С., Воротилов К.А., Сигов А.С., Зубкова Е.Н., Абдуллаев Д.А., Котова Н.М., Вишневский А.С. Формирование и свойства пористых пленок цирконата-титаната свинца // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. № 3. С. 487-490.
15. Подгорный Ю.В., Акыев С.А., Воротилов К.А. Формализация петель гистерезиса сегнетоэлектрических материалов // «INTERMATIC-2010»: Материалы VII Междунар. науч.-техн. конф., 23-27 ноября 2010 г., Москва. М.: МИРЭА, 2010. C. 60-68.
16. Tagantsev A.K., Gerra G. Interface-induced phenomena in polarization response of ferroelectric thin films // J. Appl. Physics. 2006. V. 100. № 5. P. 051607-1-28.
17. Подгорный Ю.В., Воротилов К.А., Лавров П.П., Сигов А.С. Вольт-амперные ха- рактеристики пористых пленок ЦТС // Нано- и микросистемная техника. 2014. № 9. C. 3-12.
18. Dawber M., Scott J.F. Negative differential resistivity and positive temperature coefficient of resistivity effect in the diffusion-limited current of ferroelectric thin-film capacitors // J. Physics: Condensed Matter. 2004. V. 16. № 49. P. L515-L521.
Рецензия
Для цитирования:
Лавров П.П. ВЛИЯНИЕ НАРУШЕННЫХ СЛОЕВ НА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОНДЕНСАТОРНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНОК. Russian Technological Journal. 2016;4(3):18-26. https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-3-18-26
For citation:
Lavrov P.P. INFLUENCE OF DISTURBED LAYERS ON THE DIELECTRIC PROPERTIES OF FERROELECTRIC THIN FILM CAPACITORS. Russian Technological Journal. 2016;4(3):18-26. (In Russ.) https://doi.org/10.32362/2500-316X-2016-4-3-18-26
Просмотров: 367
Послать статью по эл. почте 