Методы изготовления сегнетоэлектрических пленок

Известно, что физические свойства тонких пленок сильно зависят от техники их изготовления. В данном параграфе приведены основные методы получения тонких пленок цирконата-титаната свинца.

Импульсное лазерное осаждение(Pulsed Laser Deposition - PLD) - это способ выращивания пленок, при котором материал испаряется из твердой мишени лазерным импульсом и переносится в виде газовой фазы к растущей поверхности пленки. Основным преимуществом PLD метода является использование твердых мишеней, обладающих необходимой для пленок стехиометрией [17], а также возможность использовать одновременно

14 несколько мишеней, для того чтобы варьировать состав полученных образцов [18].

Молекулярно-лучевая эпитаксия(Molecular Beam Epitaxy - MBE) - это техника роста кристаллов, которая позволяет формировать кристаллическую структуру тонкой пленки послойно с точностью до одного слоя благодаря контролю потоков пучков термически испаренных в вакууме составляющих элементов пленки. Эти пучки направляются на кристаллические подложки, где происходит формирование пленки нужного состава за счет реакций и кристаллизации. Ключевым преимуществом этого метода является возможность контролировать формирование границ раздела в гетероструктурах с точностью до атомного слоя [17]. Наиболее же существенной проблемой техники MBE, особенно при формировании структур типа перовскита, является контроль стехиометрии, также к недостаткам этого метода следует отнести его высокую стоимость [18].

Распыление(Sputtering) - это процесс удаления атомов с поверхности мишени путем передачи им кинетической энергии входящего потока высокоэнергетических частиц [17]. Для этого метода характерна высокая скорость осаждения, равномерность толщины и состава на большой площади, низкая концентрация примесей [19]. Наиболее распространенным способом распыления является высокочастотное (радиочастотное - radiofrequency RF) магнетронное распыление, схема которого представлена на рисунке 1.2. В качестве недостатков, следует отметить сложность контроля количества испаряемого материала.

Рисунок 1.2. Схематическое изображение системы для RF-магнетронного распыления [20].

Осаждение из газовой фазы с использованием металлорганических соединений(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition MOCVD) - метод, основанный на разложении газообразных исходных веществ на горячей подложке, при котором образуется пленка нужной композиции [19]. Этот метод широко используется в электронной промышленности. Пленки получаются высокого качества, однородные на больших площадях, с достаточно высокой стехиометрией. MOCVD-метод имеет относительно высокие скорости осаждения, а также позволяет осуществлять многослойный рост, формировать сверхрешетки и создавать структуры с градиентом состава [26, 27].

Получение пленок из растворов включает в себя золь-гель метод, получение из хилатов и металлорганическое разложение. Эти методы, как правило, состоят из следующих этапов: синтез исходных веществ, осаждение, низкотемпературная термообработка для сушки и формирования аморфных пленок (обычно 300 - 400 °C), высокотемпературная

термообработка для уплотнения и кристаллизации пленки (600 - 1100 °C). Главными преимуществами этих методов являются низкая стоимость и относительно высокая скорость получения пленок [18].

1.3.