Использование метода ДОЭ для анализа сегнетоэлектрических пленок

Сегнетоэлектрические свойства ЦТС систем (пленок и объемных материалов) напрямую зависят от кристаллической структуры. Изучение кристаллической структуры ЦТС пленок являлось предметом многочисленных исследований.

В работах [122,123] исследовалась микротекстура керамических образцов и тонких пленок ЦТС состава Pb(Zr_{0 53}Ti₀₄₇)O₃, сформированных на подложках La_{0 7}Sr_{0 3}MnO₃ (LSMO) и монокристалле LaAlO₃ (LAO) методом ДОЭ.

оказалось, у керамики нет явно выделенной текстуры, в то время как у пленок выявлена отчетливая текстура типа (100). При этом было показано, что для исследованных образцов не выявлено корреляции между электрическими свойствами и кристаллической текстурой.

В работах [124,125,126] исследовалась локальная кристаллография пленок ЦТС методом ДОЭ, а также ТЭМ-Кикучи дифракции. Изучались доменные границы керамических образцов состава Pb(Zro₅425Tio₅575)O3 и аналогичные составы, легированные 1% мол. La и Sr. Определены углы разориентации и отношение параметров элементарной ячейки. Данные, полученные методами ДОЭ и ТЭМ-Кикучи дифракции, а также РДА находятся в хорошем согласии между собой.

В работах [127,128] исследовалась керамика и тонкие пленки ЦТС состава Pb(Zr_{0 3}Ti₀ 7)O3, полученные золь гель методом на ITO. Исследования проводились при помощи метода ДОЭ и силовой микроскопии пьезоотклика (СМИ). Исследовались отдельные зерна, их ориентация и доменные границы. Характерный размер зерен составлял несколько сотен нанометров. Анализ прямых полюсных фигур не показал определенной текстуры в исследуемых образцах, рисунок 1.18.

Рисунок 1.18 Прямые полюсные фигуры для пленок ЦТС 30/70, исследованных в работе [127]

В работе [129] с помощью ДОЭ и СМП исследовались керамические образцы Pb(Zro₄Ti₀₆)O₃. Изучены домены, их границы, средний угол разориентации которых составлял 89,4 °.

В работе [130] методом ДОЭ исследовалось влияние отжига на кристаллическую структуру подложек ЦТС пленок с соотношением Zr/Ti = 52/48, приготовленных золь-гель методом с 10 мол.

Авторы [131] исследовали методом ДОЭ текстуру пленок платины толщиной 100 нм, сформированной на подложке TiO2∕SiO2∕Si, и пленок ЦТС состава Pb(Zr_{0 4}Ti_{0 6})O₃осажденных магнетронным распылением на эти подложки. Используя шаг сканирования 5 нм, была выявлена гранецентрированная кубическая структура с размером зерен 46 ± 30 нм для платины и 65 ± 30 нм для ЦТС пленок с ярко выраженной (Ш)-текстурой. При этом было показано, что более высокий уровень разориентации зерен наблюдался в пленках ЦТС, чем в платиновом электроде.

В работе [132] исследовались пленки толщиной от 70 до 400 нм, полученные методом MO ХОГФ на иридиевые подложки с ориентацией (111). Было показано, что сформированные пленки имеют столбчатую структуру, с размером зерен порядка 150 нм для толстых пленок, и размером 70-100 для тонких пленок, рисунок 1.19, а. Для анализа кристаллической структуры использовалась методы РДА и ДОЭ. При толщинах менее 200 нм структура пленок была ромбоэдрической, а при толщинах 400 нм наблюдалась только тетрагональная структура, рисунок 1.19, б.

Рисунок 1.19 Микрографии сколов, полученные в РЭМ а) и рентгеновские

дифрактограммы б) пленок ЦТС разной толщины, полученные в [132]

Для идентификации структуры при помощи метода ДОЭ использовались варианты кубической, тетрагональной и тригональной систем. При этом лучшее соответствие с наблюдаемыми дифракционными картинами давала тригональная структура, с параметрами решетки, согласующимися с полученными методом рентгенодифракционного анализа.

В работе [134] анализировалась текстура ЦТС пленок, состава 52/48 нанесенных на (Ill) подложку платины золь-гель методом толщиной 800 нм, с использованием различных буферных слоев - LaNiNit и NiNiO₃. При нанесении пленки пленок с буферным слоем обнаруживалась единственная текстура ромбоэдрической фазы, в то время как для пленок, сформированных без буферных слоев при превалирующей (100) текстуре обнаруживалось небольшое количество (111)и(110) ориентированных кристаллитов рисунок 1.18.

Рисунок 1.18 - Левый столбец - изображения топографии поверхности, полученное в РЭМ, правый столбец - обратные полюсные фигуры в направлении нормали к поверхности соответствующих пленок а) б) без буферного слоя, в) г) - LaNO₃буферный слой, д) е) буфферный слой из LaNiNO₃ [134Choi^,JMS^,05]