Создание и исследование многослойных гетероструктур с сегнетоэлектриками различной симметрии, где ожидается максимальное проявление деформационной и доменной инженерии, приводящие к возникновению новых свойств, на базе которых можно реализовать принципиально новые устройства функциональной электроники

Сегнетоэлектрики в пленочном состоянии позволят создать новые устройства интегральной оптики, электрически перестраиваемых элементов СВЧ техники, энергонезависимой памяти, микроэлектромеханических систем нового поколения. Широкое применение их сдерживается по нескольким причинам: 1) все еще недостаточно разработанна технология их создания, 2) параметры не удовлетворяют требованиям разработчиков по температурной стабильности, 3) необходимость применения высоких электрических полей, 4) деградация свойств, 5) отсутствует возможность создания долговременного наполяризованного состояния и его переключения только полевым воздействием. В рамках проекта будут созданы и исследованы свойства новых материалов для функциональной микроэлектроники на основе наноразмерных многослойных гетероструктур с сегнетоэлектриками с различной симметрией (ниобата бария-стронция с пространственной группой симметрии - P4bm, титаната висмута - B1a1 и титаната бария-стронция – P4mm) на диэлектрических и полупроводниковых подложках. Исследуемые гетероструктуры будут созданы с механизмом роста по Франка - Ван дер Мерве (послойный рост), так как он в полной мере соответствует деформационной инженерии, поскольку формируемые монокристаллические пленки не имеют столбчатой структуры, на границах между которыми происходит релаксация внутренних напряжений. Ожидается, что в таких гетероструктурах возможно максимальное проявление “деформационной“ и “доменной” инженерии и, как следствие, возникновение новых явлений, что открывает дополнительные возможности для управления физическими свойствами. В сегнетоэлектрических гетероструктурах существует критическая толщина определяющая возникновение новых фазовых состояний (которые не реализуются в объёмных материалах) вследствие этого и появление новых свойств. Поэтому предусматривается создание и исследование многослойных гетероструктур с толщинами ниже критических (предварительно определенные для каждого состава). Исследование предусматривается в рамках следующей парадигмы: наноуровень (параметры элементарной решетки) – деформация (изменение симметрии) - мезоуровень (динамика решетки) – микроуровень (доменное строение) – макроуровень (диэлектрические характеристики). Это в свою очередь обуславливает необходимость междисциплинарного характера исследований, поскольку объединяет проблемы из разных областей физики: физики твердого тела (сегнетоэлектричество, полупроводники), взаимодействие излучения с веществом (рентгеновская дифракция), нанотехнологии (эпитаксиальный рост), физику поверхности, физику плазмы (плазменный кристалл, конденсат в плазме), литографию (планарная топология электродов), микроэлектронику (микрополосковые СВЧ фотонные кристаллы).