Разработка наноэлектромеханических структур на основе сегнетоэлектрических пленок

Всего 13 с., 3 рис., 3 прил. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ, ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, ДВУМЕРНЫЕ СИСТЕМЫ, МИКРОЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА В настоящее время микромеханические (МЭМС) и наномеханические (НЭМС) системы широко используются в электронных устройствах и круг их применений постоянно расширяется. Базовым элементом МЭМС и НЭМС является электромеханический преобразователь энергии. Он определяет, как удельную мощность таких устройств, так и, в некоторых случаях, их быстродействие. Целью проекта является разработка физико-технических принципов создания нового элемента нано-микроэлектромеханики: металл–сегнетоэлектрик–нанозазор–подвижный электрод как электромеханического преобразователя энергии с большой удельной мощностью. Целью проекта является также разработка технологии изготовления указанного элемента. Исследована доменная структура полученных тонких сегнетоэлектрических пленок путем анализа их пироэлектрического отклика на быстрый неравномерный нагрев. Выяснено, что для при росте пленок н подложках с близкими коэффициентами термического расширения или при росте при невысокой температуре, полученные пленки имеют структуру в виде встречных доменов и общая поляризация может быть близка к нулю. При этом, в отличие от объемного материала, не всегда возможно поляризовать пленку в электрическом поле, поскольку влияние границ велико. Выращивание пленок при высоких температурах на подложках, коэффициент термического расширения пленки и подложки сильно отличаются приводит к тому, что пленка получается поляризованная, что нужно для многих приложений. Совместно с Институтом физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН найдены технологические режимы роста пленок Sr1-xBaxNb2O6 для пироэлектрической мишени инфракрасного пироэлектрического видикона (диапазон 1 – 14 мкм), обеспечивающие поляризацию пленки сегнетоэлектрика. Показано, что предельная мощность МЭМС двигателей и актюаторов на основе ранее предложенных конструкций многослойных тонкопленочных структур металл–сегнетоэлектрик–нанозазор–металл ограничивается пробоем в нанозазоре и возникновением неустойчивостей в виде двумерных электромеханических волн.