Crystallization behaviour of ferroelectric in nanosized multilayer heterostructures

D.S. Seregin; K.A. Vorotilov; O.M. Zhigalina; Yu.V. Podgorny; A.S. Sigov

Crystallization behaviour of ferroelectric in nanosized multilayer heterostructures

D.S. Seregin¹, K.A. Vorotilov², O.M. Zhigalina³, Yu.V. Podgorny⁴, A.S. Sigov⁵

research article Pages: 3-14

¹ д.т.н, профессор, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики
² д.ф-м.н., профессор, Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова РАН
³ к.т.н, вед. науч. сотрудник, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики
⁴ к.т.н,, мл. науч. сотрудник, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики
⁵ академик РАН, профессор, ректор, Московский государственный технический университет радиотехники, электроники и автоматики

Keywords: PZT multilayer nanosized heterostructures dielectric constant microstructure polarization crystallization

Abstract

Microstructural and electrical properties of thin ferroelectric sol-gel PZT (PbZr0,48Ti0,52O3) films prepared on Pt/TiO2/SiO2/Si substrates by spin - on techniques with crystallization temperature from 550-900 °C are studied. The features of PZT grain structure formation, diffusion processes, polarization properties and capacitance - voltage dependences of multilayer nanosized heterostructures prepared at different annealing temperatures of PZT are discussed.

How to cite

Воротилов К.А., Жигалина О.М., Подгорный Ю.В., Серегин Д.С., Сигов А.С. Особенности процессов кристаллизации сегнетоэлектрика в многослойных наноразмерных гетероструктурах // Наноматериалы и наноструктуры - XXI век. 2012. № 1. С. 3–14.

References

Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. М.: Энергоатомиздат. 2011.
Vorotilov K.A., Yanovskaya M.I., Turevskaya E.P., Sigov A.S. Sol-gel derived ferroelectric thin films: avenues for control of microstructural and electric properties // J. Sol-Gel Science and Technology. 1999. V. 16. P. 109-118.
Zhigalina O.M., Burmistrova P.V., Vasiliev A.L., Roddatis V.V., Sigov A.S., Vorotilov K.A. Microstructure of PZT capacitor structures // Ferroelectrics. 2003. V. 286. P. 311-320.
Воротилов К.А., Котова Н.М., Сигов А.С., Жигалина О.М. Влияние метода синтеза пленкообразующего раствора на свойства пленок цирконата-титаната свинца // Известия вузов. Сер. Физика. 2008. № 11/2. С. 87-92.
Подгорный Ю.В., Воротилов К.А. Особенности моделирования процесса переключения заряда в наноразмерных сегнетоэлектрических гетероструктурах // Наукоемкие технологии. 2011. Т. 12. № 7. С. 42-48.
Aoki K., Fukuda Y., Numata K., Nishimura A. Ferroelectric properties of crystalline-oriented lead-zirconate-titanates formed by sol-gel deposition technique // Japan Journal of Applied Physics. 1995. V. 34. P. 746-751.
SE 850 UV/VIS/NIR spectroscopic ellipsometer // Инструкция по эксплуатации. SENTECH Instruments GmbH. Германия. Берлин.
Tagantsev A.K., Gerra G. Interface-induced phenomena in polarization response of ferroelectric thin films // Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 051607.
Ferroelectric Random Access Memories / под ред. H. Ishi¬wara, M. Okuyama, Y. Arimoto // Berlin:Springer-Verlag. Topics Appl. Phys. 2004. V. 93.
Подгорный Ю.В., Серегин Д.С., Воротилов К.А. Точные измерения диэлектрической проницаемости тонких изолирующих пленок на полупроводниковых подложках // Приборы. 2011. №7 (133). С. 30-39.
Kobayashi T., Ichiki M., Tsaur J., Maeda R. Effect of multi-coating process on the orientation and microstructure of lead zirconate titanate (PZT) thin films derived by chemical solution deposition // Thin Solid Films. 2005. V. 489. P. 74-78.
Park J.-H., Yoon S.H., Shen D., et al. Effects of preferred orientation on the piezoelectric properties of Pt/Pb(Zr0.3Ti0.7)O3/Pt thin films grown by sol-gel process // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2009. V. 20. P. 366-373.
Chen S.-Y. Texture evolution and electrical properties of oriented PZT thin films // Materials Chemistry and Physics. 1996. V. 45. № 2. P. 159-162.
Gong W., Li J.-F., Chu X., Gui Z., Li L. Preparation and characterization of sol-gel derived (100)-textured Pb(Zr,Ti)O3 thin films: PbO seeding role in the formation of preferential orientation // Acta Materialia. 2004. V. 52. P. 2787-2793.
Alkoy E. M., Alkoy S., Shiosaki T. The effect of crystallographic orientation and solution aging on the electrical properties of sol-gel derived Pb(Zr0.45Ti0.55)O3 thin films // Ceramics International. 2007. V. 33. P. 1455-1462.
Kim S.-H., Parka D.-Y., Woo H.-J., et al. Orientation effects in chemical solution derived Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 thin films on ferroelectric properties // Thin Solid Films. 2002. V. 416. P. 264-270.

[1] Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. М.: Энергоатомиздат. 2011.

[2] Vorotilov K.A., Yanovskaya M.I., Turevskaya E.P., Sigov A.S. Sol-gel derived ferroelectric thin films: avenues for control of microstructural and electric properties // J. Sol-Gel Science and Technology. 1999. V. 16. P. 109-118.

[3] Zhigalina O.M., Burmistrova P.V., Vasiliev A.L., Roddatis V.V., Sigov A.S., Vorotilov K.A. Microstructure of PZT capacitor structures // Ferroelectrics. 2003. V. 286. P. 311-320.

[4] Воротилов К.А., Котова Н.М., Сигов А.С., Жигалина О.М. Влияние метода синтеза пленкообразующего раствора на свойства пленок цирконата-титаната свинца // Известия вузов. Сер. Физика. 2008. № 11/2. С. 87-92.

[5] Подгорный Ю.В., Воротилов К.А. Особенности моделирования процесса переключения заряда в наноразмерных сегнетоэлектрических гетероструктурах // Наукоемкие технологии. 2011. Т. 12. № 7. С. 42-48.

[6] Aoki K., Fukuda Y., Numata K., Nishimura A. Ferroelectric properties of crystalline-oriented lead-zirconate-titanates formed by sol-gel deposition technique // Japan Journal of Applied Physics. 1995. V. 34. P. 746-751.

[7] SE 850 UV/VIS/NIR spectroscopic ellipsometer // Инструкция по эксплуатации. SENTECH Instruments GmbH. Германия. Берлин.

[8] Tagantsev A.K., Gerra G. Interface-induced phenomena in polarization response of ferroelectric thin films // Appl. Phys. 2006. V. 100. P. 051607.

[9] Ferroelectric Random Access Memories / под ред. H. Ishi¬wara, M. Okuyama, Y. Arimoto // Berlin:Springer-Verlag. Topics Appl. Phys. 2004. V. 93.

[10] Подгорный Ю.В., Серегин Д.С., Воротилов К.А. Точные измерения диэлектрической проницаемости тонких изолирующих пленок на полупроводниковых подложках // Приборы. 2011. №7 (133). С. 30-39.

[11] Kobayashi T., Ichiki M., Tsaur J., Maeda R. Effect of multi-coating process on the orientation and microstructure of lead zirconate titanate (PZT) thin films derived by chemical solution deposition // Thin Solid Films. 2005. V. 489. P. 74-78.

[12] Park J.-H., Yoon S.H., Shen D., et al. Effects of preferred orientation on the piezoelectric properties of Pt/Pb(Zr0.3Ti0.7)O3/Pt thin films grown by sol-gel process // J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2009. V. 20. P. 366-373.

[13] Chen S.-Y. Texture evolution and electrical properties of oriented PZT thin films // Materials Chemistry and Physics. 1996. V. 45. № 2. P. 159-162.

[14] Gong W., Li J.-F., Chu X., Gui Z., Li L. Preparation and characterization of sol-gel derived (100)-textured Pb(Zr,Ti)O3 thin films: PbO seeding role in the formation of preferential orientation // Acta Materialia. 2004. V. 52. P. 2787-2793.

[15] Alkoy E. M., Alkoy S., Shiosaki T. The effect of crystallographic orientation and solution aging on the electrical properties of sol-gel derived Pb(Zr0.45Ti0.55)O3 thin films // Ceramics International. 2007. V. 33. P. 1455-1462.

[16] Kim S.-H., Parka D.-Y., Woo H.-J., et al. Orientation effects in chemical solution derived Pb(Zr0.3Ti0.7)O3 thin films on ferroelectric properties // Thin Solid Films. 2002. V. 416. P. 264-270.

Abstract

How to cite

Related articles