Керамика и тонкие плёнки активных материалов со структурами типа тетрагональной вольфрамовой бронзы и перовскита: особенности наностроения, диэлектрические и оптические свойства

ЦЕЛЬ: установить закономерности формирования фазового состава, наноструктуры, диэлектрических и оптических свойств керамики и тонких плёнок Ba2NdFeNb4O15, Sr0.61Ba0.39Nb2O6 со структурой типа тетрагональной вольфрамовой бронзы и 0.5BiFeO3–0.5PbFe0.5Nb0.5O3 со структурой типа перовскита. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ: 1. разработаны технологии синтеза керамики и тонких плёнок исследованных составов BNFN и SBN со структурами типа тетрагональной вольфрамовой бронзы на подложках MgO или Pt/MgO и состава 0.5BF-0.5PFN со структурой типа перовскита на подложках SrTiO3/Si(001); 2. доказано, что синтезированные керамика и тонкие плёнки всех исследуемых составов однофазные и беспримесные; 3. изучено влияние температуры на оптические свойства тонких плёнок; 4. синтезированные эпитаксиальные плёнки рассмотрены в рамках изотропной оптической модели с ориентационными блоками, подтвержденными рентгеновскими исследованиями; 5. высокие значения энергоэффективности и наибольшие смещения температуры фазового перехода по сравнению с объёмными аналогами объяснены возникновением деформации элементарной ячейки и отсутствием примесных фаз в тонких плёнках BNFN; 6. показано, что тонкие плёнки BNFN на подложке Pt/MgO проявляют сегнетоэлектрические свойства при комнатной температуре с высокой устойчивостью при циклическом переключении до 10⁹ циклов; а оптические параметры тонких плёнок BNFN/MgO(001) и SBN/MgO(001) в интервале температур от 299 К до 453 К стабильны в спектральном диапазоне от 300 нм до 1000 нм; 7. установлен сдвиг края оптического поглощения в длинноволновую область в спектрах пропускания тонких плёнок SBN/MgO(001); 8. определены дисперсионные зависимости оптических параметров тонких плёнок BNFN /MgO(001) и SBN/MgO(001) в диапазоне длин волн от 300 нм до 1000 нм в температурном интервале от 299 К до 453 К на основе измерений спектров пропускания, которые являются стабильными, и слоёв гетероструктуры 0.5BF-0.5PFN/SrTiO3/Si (001) в диапазоне длин волн от 350 нм до 1000 нм при комнатной температуре методом спектральной эллипсометрии; 9. объяснены диэлектрические спектры керамики мультиферроика 0.5BF-0.5PFN с учётом фазового перехода сегнетоэлектрик - релаксор → параэлектрик и поляризации Максвелла–Вагнера, и в этой керамике обнаружен магнитодиэлектрический эффект, для которого установлены знаки в различных температурных интервалах. Значение ДЛЯ ПРАКТИКИ: создана научная основа для прогнозирования физических свойств новых функциональных материалов, разработки методов управления их отдельными свойствами; сконструирован и использован специализированный измерительный стенд на базе оборудования российского производства: спектрофотометра СФ-56 и криостата LN-121-SPECTR, с использованием которого можно определять температурные зависимости спектров пропускания исследуемых тонких плёнок в вакууме и обозначены области практического применения исследованных тонких плёнок в микроэлектронике и оптоэлектронике: сегнетоэлектрическая память, конденсаторы, интегральные оптические схемы, модуляторы, накопители энергии и датчики.