Исследование механизмов проводимости в тонких плёнках твёрдых растворов титана бария стронция

Цель исследования - изучение механизмов проводимости в тонких плёнках твёрдых растворов BST. Разработана технология изготовления тонкоплёночных конденсаторов на основе твёрдых растворов BST на различных подложках. Подготовлены экспериментальные образцы. Разработан и изготовлен комплекс экспериментального оборудования для исследования конденсаторов на токи утечки в температурном диапазоне от 300 до 400 К. Сформирована общая методика проведения эксперимента по снятию вольт-амперных характеристик в диапазоне температур от 300 до 400 К. Экспериментально исследованы свойства плёнок и влияние на них технологических параметров. Проанализировано влияние макроскопических характеристик на фундаментальные параметры твёрдых растворов BST. Разработанная модель использована для вольт-амперного метода контроля свойств тонкоплёночных структур. Установлено, что формирование токов утечки в плёнках BST происходит преимущественно благодаря следующим процессам переноса носителей заряда: эмиссии Шоттки, эмиссии Пула - Френкеля и полевой эмиссии с ловушек. Установлено, что формирование токов утечки в плёнках мультиффероиков не связано с туннелированием Фаулера - Нордгейма и током, ограниченным пространственным зарядом. Установлено, что переходным процессом формирования токов утечки между эмиссией Пула - Френкеля и полевой эмиссией с ловушек является термоэлектронное туннелирование с ловушек. На основе результатов анализа ВАХ в диапазоне температур от 300 до 400 К определен ряд фундаментальных величин плёнок BST: высота барьера Шоттки; эффективная масса носителей заряда; динамическая диэлектрическая проницаемость; глубина залегания ловушек; подвижность носителей заряда; положение уровня Ферми; концентрация носителей заряда, захваченных на ловушках. Исследовано влияние технологических параметров на электрофизические свойства плёнок BST. Установлено, что введение 15 мол.% легирующей примеси марганца в плёнку BST приводит к существенному снижению токов утечки.