Диссертация (1091440), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Экспериментальныерезультаты получены на автоматизированном оборудовании, что обеспечиловоспроизводимость результатов при многократных (повторных) измерениях.Результатымеждународныхработыбыликонференцияхпредставленыииопубликованыобсуждалисьвроссийскихнаимеждународных рецензируемых журналах, в том числе входящих в базыданных Web of Science и Scopus.Апробация работыРезультаты работы прошли апробацию на следующих международныхироссийскихконференцияконференциях:Международная"Фундаментальныенаучно-практическаяпроблемырадиоэлектронногоприборостроения" (INTERMATIC), 2010, 2014, 2015, 2016, Россия, Москва;Международный симпозиум «Прогресс в исследованиях электромагнетизма»(PIERS),2012,функциональнымРоссия,Москва;материаламМеждународная(ICFM)2011,конференцияУкраина,поПартенит;Международная конференция общества исследователей материалов (MRS)2015, США, Бостон; Международная конференция по физике материалов и8физике конденсированного состояния (MSCMP) 2014, 2016, Молдова,Кишинёв; Научно-техническая конференция МИРЭА 2014, 2015, 2016,Россия, Москва; Международная научная конференция студентов, аспирантови молодых учёных «Ломоносов» 2015, 2016, Россия, Москва; МеждународнаямолодежнаяконференцияФизикА.СПб/2014,Россия,С.-Петербург;Международная конференция «Наука будущего» 2015, Россия, Казань; XXIУральская международная зимняя школа по физике полупроводников, 2016,Екатеринбург, Россия.Практическая значимостьПрактическая значимость представленной работы состоит в развитииметодикуправленияфункциональнымисвойствамитонкихсегнетоэлектрических пленок, сверхрешеток и полупроводниковых структуртонкопленочных эпитаксиальных структур.
Результаты исследования бислоеви сверхрешеток с магнитоэлектрическим взаимодействием представляютинтерес для создания новых и совершенствования традиционных приборовмикро- и наноэлектроники, в том числе электро-оптических модуляторов,сенсоровидатчиков,элементовМЭМС.Результатыисследованийполупроводниковых структур могут быть использованы при разработкефотопроводящих терагерцевых антенн.Внедрение результатов работ и рекомендации по их использованию.Результаты работы были использованы при выполнении проектовМинистерстваобразованияинаукиРФ,втомчислеврамкахгосударственного задания вузу за 2014-2016 гг, постановления ПравительстваРФ от 9 апреля 2010 г.
№ 220 (соглашение №14.Z50.31.0034). Результатыдиссертации могут быть доведены до рынка в форме научно-техническойпродукции. Кроме того, результаты исследований могут быть использованыпри разработке:9-фундаментальныхосновтехнологиисозданияновых(нано)материалов для микроэлектроники и функционирования устройств наих основе;- неразрушающих методик диагностики наноматериалов;изготовления-методикэпитаксиальныхслоевсегнетоэлектрических/мультиферроидных материалов, тонких пленок иструктур на их основе;Научная новизна1. Методиками структурного анализа исследована серия тонкопленочныхструктур Ba(х)Sr(1-x)TiO3(BST)/La0.7Sr0.3MnO3(LSMO) в зависимости отконцентрации Ba и толщины сегнетоэлектрического слоя. Обнаруженавозможность управления эпитаксиальными напряжениями путемизменения концентрации Ba в сегнетоэлектрической пленке.2.
Методом генерации второй оптической гармоники в мультислойныхструктурах BSTО/LSMO показано увеличение температуры фазовогопереходасегнетоэлектрик-параэлектриквслоеBSTOна∆T ( x = 0.15) ≈ 204 K , ∆T ( x = 0.3) ≈ 149 K , ∆T ( x = 0.5) ≈ 70 K за счетналичия эпитаксиальных напряжений между слоями BSTO и LSMO, атакже возможность управления формой сегнетоэлектрической петли,что представляет интерес использования этих структур в качествефункциональныхэлементовэлектрооптическихмодуляторовисегнетоэлектрических многобитовых ячеек.3.
Методом генерации второй оптической гармоники показано понижениесимметрии за счет эпитаксиальных напряжений в сверхрешеткахYFeO3/LaFeO3 (YFOn/LFOn)m (n – число монослоев в каждой паре, m –число пар слоев). Экспериментально подтвержден методом ГВГрассчитанный теоретически вклад сегнетоэлектрической поляризациисверхрешетки в зависимости от числа n путем вычисления значений10компоненттензоровнелинейнойвосприимчивости.Продемонстрировано наличие связи между дипольной и магнитнойкомпонентами в сверхрешетке ((YFeO3)1/(LaFeO3)1)80, что можетсвидетельствовать о магнитоэлектрическом взаимодействии.4.
Методом терагерцевой спектроскопии временного разрешения показановлияние интерфейсных напряжений полупроводниковых пленок,возникающихприиспользованиинесингулярнойподложкиGaAs(111)А, на увеличение эффективности генерации и детектированияТГц излучения фотопроводящими антеннами.Основные положения, выносимые на защиту:1. Изменение концентрации Ba от 0,15 до 0,5 приводит к изменениюинтерфейсного напряжения пленок BST в структурах BST/LSMO от1,4% до 2.3%, что повышает температуру фазового перехода BST (Pm3m→ P4mm) до температуры, близкой к комнатной. Наибольшее значениеполяризацииприсущественноважноэлектрооптическихнаименьшихпридиэлектрическихиспользованиимодуляторов)приэтихпотерях(чтоструктурдлякомнатнойтемпературеобнаружено у сегнетоэлектрической пленки со значением концентрациикатиона Ba, равным x = 0,5 (интерфейсное напряжение 2,2%, ΔТС ~70К).Изменение концентрации катиона Ba приводит к изменению формысегнетоэлектрической петли от «двойной», при x = 0.15, к «тройной»,при x = 0.3 и к «обычной» при x = 0,5, что, в свою очередь, может бытьиспользовано при создании пленок с мультистабильными фазами,имеющих потенциальное применение в качестве функциональныхэлементов сегнетоэлектрических многобитовых ячеек.2.
Экспериментальноподтвержденозначительноеусилениеинтенсивности ВГ для сверхрешеток [(YFeO3)n/( LaFeO3)n]m (n – числомонослоев в каждой паре, m – число пар слоев), которое былопредсказано ранее теоретически и отнесено к возникновению11дипольногоупорядочения(диэлектрическойполяризации),посравнению со слоями отдельных материалов. Максимальная величинанелинейно-оптического отклика наблюдается у сверхрешетки с n = 1,что коррелирует с максимальным значением ~1% эпитаксиальногонапряжения сверхрешетки. С увеличением числа n нелинейнооптический отклик уменьшается, что коррелирует с уменьшениемэпитаксиальных напряжений до ~ 0,2%.3. Резонансная магнито-дипольная компонента нелинейно-оптическойполяризации,атакжекоэрцитивноеполесверхрешетки(YFeO3)n/(LaFeO3)n:- зависят от числа n слоев в структуре;- достигают максимума при n = 1;- проявляют зависимость от числа слоев n, качественно совпадающую саналогичнойзависимостьюдляэлектро-дипольнойкомпонентынелинейно-оптической поляризации сверхрешетки.Таким образом, косвенно показано наличие связи между электродипольнойимагнитнойкомпонентаминелинейно-оптическойполяризации, то есть магнитоэлектрическое взаимодействие.4.
Интерфейсные напряжения растяжения и большая концентрациядефектовпленоквозникающихLT-GaAs,прииспользованиинесингулярной подложки GaAs (111)А и δ-легирования слоями Si:- улучшают интегральную чувствительность фотопроводящей антенны(ФПА) на их основе в 1,4 раза;- увеличивают интенсивность ТГц излучения в 3,4 раза от пленки и в 2раза от ФПА по сравнению с такой же пленкой и ФПА на регулярныхподложках (100).5. ФПА i-LT-GaAs/n-GaAs на подложке с кристаллографическим срезом(111)А имеет чувствительность в 3,1 раза большую по сравнению саналогичной ФПА на подложке (100). Темновые токи ФПА на подложке(111)А не превышают 16 нА при напряжении 20В.12Личный вклад автора заключается в постановке, разработке ирешении ряда важнейших задач исследования: 1) экспериментальномисследовании структур методикой рентгеноструктурного анализа; 2) созданииэкспериментальной установки для исследования генерации второй оптическойгармоникиитерагерцевойспектроскопии;3)исследованиисерииэкспериментальных образцов BSTO/LSMO, сверхрешеток YFO/LFO, а такжеполупроводниковыхструктурнаосновеLT-GaAs;4)разработкефотопроводящих антенн на основе исследованных полупроводниковыхструктур LT-GaAs, 5) создании теоретических моделей, отвечающихрезультатам экспериментальных исследований.Серия тонкопленочных структур BSTO/LSMO была изготовленаметодом аэрозольного осаждения из металлоорганических соединений М.Мишельманом в Университете Геттингена (Германия) под руководствомдоктора В.
Мошняги. Там же были проведены исследования параметровструктурыэтихобразцовметодоммалоугловойрентгеновскойдифрактометрии. Сверхрешетки [(YFeO3)n/( LaFeO3)n]m были изготовлены нахимическом факультете Университета Ливерпуля (Великобритания) Дж.Аларией.ПолупроводниковыеизготовленывИнститутеструктурынаосновесверхвысокочастотнойLT-GaAsбылиполупроводниковойэлектроники РАН под руководством д.ф.-м.н.
Г.Б. Галиева.Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9-тистатьях в рецензируемых отечественных и международных научныхжурналах.Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав,заключения и списка использованных источников, включающего 175наименований. Объем диссертации составляет 160 страниц текста, включая 63иллюстрации и 11 таблиц.13ГЛАВА 1. ЭПИТАКСИАЛЬНЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ ВМУЛЬТИСЛОЙНЫХСТРУКТУРАХНАОСНОВЕСЛОЖНЫХОКСИДОВ И ПОЛУПРОВОДНИКОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВ МИКРО-ИНАНОЭЛЕКТРОНИКИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)1.1.Изменение свойств тонких сегнетоэлектрических пленок за счетинтерфейсных деформацийСегнетоэлектрическиематериалы,благодарясвоейустойчивойспонтанной электрической поляризации, широко используются в различныхприложениях:сегнетоэлектрическойпамяти,электро-оптическихмодуляторах, радиочастотных и СВЧ-приборах, пироэлектрических ипьезоэлектрических датчиках и т.д.Успехи в создании тонкопленочных методик обеспечили возможностьконтроля создаваемых структур [1–4].
Современные технологии производстватонкопленочныхматериаловобеспечиваютточныйконтрольстехиометрических параметров и дефектности структур. Использованиеинтерфейсных напряжений, возникающих в результате различия параметровкристаллической решетки пленки и подложки (рис. 1), позволяют создаватьновые материалы с заранее заданными свойствами, а также со свойствами,значительно отличающимися от объемных. Возникающие на границепленка/подложка растягивающие и сжимающие механические напряжения, атакже анизотропия свойств по кристаллографическим направлениям внизкоразмерных структурах приводят к резким изменениям проводимости,смещению точек фазовых переходов, появлению спонтанной поляризации,намагниченности и других свойств, не наблюдающихся в объемныхматериалах.Механическиенапряжениянаграницахразделаслоевмогутсущественно влиять на общие свойства тонких сегнетоэлектрических пленоки структур на их основе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
