ДЕФОРМАЦИОННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ В НАНОРАЗМЕРНЫХ ГЕТЕРОЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНКАХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ, ОБЛАДАЮЩИХ ВЫСОКИМ ЭЛЕКТРООПТИЧЕСКИМ ЭФФЕКТОМ

Отчет 36 с., 19 рис., 29 источн., 1 прил. ТОНКИЕ ПЛЕНКИ, ГЕТЕРОСТРУКТУРА, СЕГНЕТОЭЛЕКТРИК, НИОБАТ БАРИЯ-СТРОНЦИЯ, ДЕФОРМАЦИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ ЯЧЕЙКИ Объектами исследования выступили тонкие пленка Sr0,6Ba0,4Nb2O6 на монокристаллических подложках MgO(001), MgO(110) и MgO(111), выращенные методом ВЧ-катодного распыления в атмосфере кислорода. Для исследования электрофизических свойств на подложку дополнительно напылялся проводящий подслой SrRuO3. Целью исследования явилось получение гетероструктур сегнетоэлектрика (Sr,Ba)Nb2O6 на монокристаллических диэлектрических подложках MgO с различной кристаллографической ориентацией поверхности (001, 110, 111), а также определение влияния ориентации подложки на структурные характеристики, в том числе деформацию элементарной ячейки, и электрофизические свойства полученных гетероструктур. Установлено, что однослойные гетероструктуры Sr0,6Ba0,4Nb2O6 на подложках MgO трех различных ориентаций (001), (110) и (111) получаются без образования примесей; при этом пленки на подложках MgO(001) и MgO(110) являются эпитаксиальными. Также обнаружено, что рельеф и шероховатость поверхности гетероструктур зависит от ориентации подложки, на которую происходит напыление, а наиболее вероятным механизмом роста полученных гетероструктур является механизм Фольмера — Вебера. На подложке SrRuO3/MgO(110) была впервые получена беспримесная (400) ориентированная пленка Sr0,6Ba0,4Nb2O6, в которой поляризация лежит в плоскости сопряжения с подложкой. При анализе сегнетоэлектрических свойств гетероструктур Sr0,6Ba0,4Nb2O6/SrRuO3/MgO(001) и Sr0,6Ba0,4Nb2O6/SrRuO3/MgO(110) показано, что при приложении электрического напряжения ±10 В удается сформировать области с различным направлением поляризации. Сформированные индуцированные области сохранялись в течение 28 ч. На зависимостях ε′(T, f) и ε″(T, f) для пленки на MgO(110) обнаружена особенность при ~ –10 °C, которая совпадает с температурой исчезновения температурного гистерезиса в пленке на MgO(001). Установлено, что в гетероструктурах Sr0,6Ba0,4Nb2O6/SrRuO3/MgO(110) доминирующим механизмом проводимости является только эмиссия Пула — Френкеля при больших полях (E = 15–38,4 МВ/м). В гетероструктурах Sr0,6Ba0,4Nb2O6/SrRuO3/MgO(001) доминирующими механизмами проводимости являются эмиссия Пула — Френкеля (при E+ = 3,6–10,2 МВ/м, E– = 13,5–19,2 МВ/м) и токи, ограниченные пространственным зарядом (при E+ = 11,4–38,4 МВ/м, E– = 19,8–38,4 МВ/м).