Создание принципиально новых элементов микроэлектроники на гетероструктурах с наноразмерными сегнетоэлектрическими пленками как новой электрически-управляемой среды

Отчет 101 с., 50 рис., 1 табл., 74 источн., 2 прил. НАНОРАЗМЕРНЫЕ ПЛЕНКИ, СЕГНЕТОЭЛЕКТРИКИ, ГЕТЕРОСТРУКТУРЫ, МНОГОСЛОЙНИКИ, ЭФФЕКТ ПОЛЯ, РЕНТГЕНОСТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ, МНОГОБИТОВАЯ ПАМЯТЬ, ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА Объектами исследований являлись однослойные и многослойные гетероструктуры: семейства Aurivillius (Bi4Ti3O12), перовскита ((Ba, Sr)TiO3, Pb(Ti, Zr)O3) и тетрагональной вольфрамовой бронзы (SrxBа1−xNb2O6) на полупроводниковых, диэлектрических и металлических подложках. Целью исследований являлось: (а) поиск протокола внешнего воздействия на гетероструктуры с полупроводниковыми подложками для создания устойчивого поляризованного состояния в сегнетоэлектрических пленках с точки зрения возможности создания на их основе многобитовой памяти; (б) развитие представлений о физических процессах, протекающих в гетероструктурах сегнетоэлектрик-полупроводник при внешних воздействиях разной природы; (в) создание новой среды для электрически перестраиваемых устройств гигагерцового и терагерцового диапазонов (фазированных антенных решеток, перестраиваемых резонаторов, фильтров, линий задержки); (г) изучение влияния в гетероструктурах моноклинной фазы и сложной доменной структуры на пироэлектрический и пьезоэлектрический отклики для создания матричных микроэлектромеханических устройств. В качестве метода исследования использовался междисциплинарный подход, включающий рентгеноструктурные и радиофизические исследования, исследования рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии, а также изучение пиро- и пьезоэффекта. Установлено, что для реализации перечисленных применений гетероструктур необходимо не монокристаллическое состояние сегнетоэлектрической пленки, обладающей с-доменной структурой, а сложная доменная структура, которая определяется набором специальных текстур в пленке. Этот эффект показан на примере сегнетоэлектрических пленок различной симметрии Bi4Ti3O12, PbZr0,53Ti0,47O3, и Sr0,5Ba0,5Nb2O6 толщиной < 100 нм, в которых управление текстурами достигалось предварительным нанесением на кремниевую подложку подслоя из BaхSr1−хТiO3 определенного состава и толщины в интервале 2–4 нм. Степень внедрения — основные результаты исследований были опубликованы в ведущих научных изданиях, входящих в российские и зарубежные базы цитирования и «Белый список» научных журналов, а также доложены на международных и всероссийских конференциях.