Основы проектирования и создания гетероепитаксиальных структур перовскитних материалов для приборостроения

Получены зависимости от концентрации свинца и кальция спектров комбинационного рассеяния света (КРС) для пленок титаната свинца-кальция Pb1-xCaxTiO3 (РСТ), определено, что при замещении Pb на Ca общий характер спектров не меняется и даже при х=0,45 спектры КРС соответствуют тетрагональной сегнетоэлектрических фазе, которая реализуется в чистом РСТ. Выявлено, что компонента мягкой моды А1(ТО) в пленке титаната свинца-лантана Pb0.9La0.1TiO3 (РLT) имеет частоту 280 см-1 и существенно сдвигается в сторону низких частот при росте содержания La. При этом возрастает взаимодействие этой моды с низкочастотной модой 180см-1, частота которой снижается всего на 10 см-1 при х = 0,45. Из полученных спектров КРС керамик и пленок твердых растворов РLT можно сделать вывод, что замещение Pb на La оказывает существенное влияние на связь Ti-O.
Установлено, что дислокационный механизм релаксации напряжения происходит в области титаната свинца-кальция, имеющего контакт с подложкой при толщине переходного слоя около 1,3 нм. С помощью электронной дифракции была определена разориентация пленки и подложки в направлении, перпендикулярном плоскости пленки, которая составляет от 0,5° до 1,0°, что находится в пределах ошибки определения и согласуется с данными рентгеноструктурного анализа.
Установлено связь между условиями кристаллизации пленок и их структурными и деформационными характеристиками. Найден обобщенный энергетический параметр, характеризующий всю совокупность элементарных процессов: напыления и переноса частиц материала через плазму ВЧ-разряда, их конденсации на подложке. Разработана методика количественного определения обобщенного энергетического параметра, определены области его изменения, которые соответствуют качественным и количественным изменениям механизма формирования пленок. Разработана методика определения внутренних параметров, которая позволила свести многопараметрическую задачу получения сложных окислов, к анализу фазовой диаграммы, что существенно упростило получение пленок с заданными свойствами, и открыло возможности для создания новой технологии. Полученная методика определения внутренних параметров гетероепитаксиальних слоев, упростит получение пленок с заданными свойствами.
Разработан метод построения ВАХ разряда по данным оптической эмиссионной спектроскопии, который позволяет однозначно установить идентичные параметры разряда при использовании различных по составу мишеней или при изменении конфигурации электродов распылительных устройств. Провести разделение различных типов ВЧ-разряда по внутренним параметрам, при оптимизации условий выращивания пленок корректно учитывать роль плазменных процессов в общем процессе их роста.
Получена температурная зависимость параметров элементарной ячейки пленок РСТ и РLT на подложке из оксида магния, ориентированной параллельно кристаллографической оси Z(001), на которую нанесен слой платины Pt/MgO, были получены гетероэпитаксиальные структуры этих материалов. Получены температурные зависимости поляризованных спектров КРС пленок титаната свинца-лантана. Замечено, что при повышении температуры интенсивность всех полярных мод снижается, а частота мягкой моды Е(ТО), повышается от 60 см-1 при комнатной температуре и до 72 см-1 при 368 К.
Обнаружено, что в гетероэпитаксиальных пленках титаната свинца-лантана PLT полученных на подложке Pt/MgO, ориентированной параллельно кристаллографической оси Z(001), возникают двумерные напряжения, которые приводят к образованию 180-градусной
с-доменной структуры в тетрагональной фазе, которая играет важную роль при низкотемпературных фазовых переходах.