КОНДЕНСАТОРНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК ТИТАНАТА БАРИЯ, СФОРМИРОВАННЫХ ЗОЛЬ-ГЕЛЬ МЕТОДОМ

Цель работы заключалась в исследовании диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь пленок BaTiO3 в конденсаторной структуре, сформированной золь-гель методом на подложке Si/TiOx/Pt. Основа данного конденсатора представляет собой четырехслойную пленку ксерогеля титаната бария толщиной около 200 нм. Пленка синтезирована золь-гель методом при температуре окончательного отжига 750 оС. Были решены задачи, связанные с разработкой методики формирования многослойных конденсаторных структур, исследованием морфологического и фазового состава пленки BaTiO3, а также с измерением значений вольт-фарадных характеристик в диапазоне частот 10 кГц – 2МГц. Морфология полученной конденсаторной структуры исследовалась методом растровой электронной микроскопии на установке HITACHI S-4800. Рентгенодифракционные исследования проводились на автоматизированном дифрактометре ДРОН-3 с использованием монохроматического CuKα-излучения. Вольт-фарадные характеристики получены с помощью анализатора полупроводниковых приборов B1500A. Значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, вычисленные для результатов измерений емкости, изменяются следующим образом: при напряжении смещения U = 0 В изменение ε составляет 232–214, и tgδ – 0,022–0,16, а при напряжении смещения U = 10 В изменение ε происходит в диапазоне 135–124 и tgδ от 0,02 до 0,1. Полученные частотные зависимости диэлектрической проницаемости пленок BaTiO3 показывают снижение диэлектрической проницаемости в интервале 10 кГц – 2 МГц. Обнаружено, что при толщине пленки BaTiO3 менее 100 нм тонкопленочный конденсатор с нижним электродом из платины не всегда формируется, что предположительно вызвано шунтированием структуры.

золь-гель метод, титанат бария, конденсатор

1. Grant Norton M., Cracknell K.P.B., Barry Carter C. Pulsed‐Laser Deposition of Barium Titanate Thin Films. Journal of the American Ceramic Society. 1992;75:1999. DOI: 10.1111/j.1151-2916.1992.tb07234.x

2. Li G.Q., Lai P.T., Zeng S.H., Huang M.Q., Liu B.Y. Effects of chemical composition on humidity sensitivity of Al/BaTiO3/Si structure. Applied Physics Letters. 1995;66:2436. DOI: 10.1063/1.113965

3. Kamalasanan M.N., Deepak Kumar N., Chandra S. Dielectric and ferroelectric properties of BaTiO3 thin films grown by the sol‐gel process. Journal of Applied Physics.1993;74:5679. DOI: 10.1063/1.354183

4. Холов П.А., Руденко М.В., Гапоненко Н.В. Золь-гель синтез и перспективы применения пленок титаната бария. Доклады БГУИР. 2017;4(106):32-36.

5. Gaponenko N.V., Kholov P.A., Sukalin K.S., Raichenok T.F., Tikhomirov S.A., Subasri R., Soma Raju K.R.C., Mudryi A.V. Optical properties of multilayer BaTiO3/SiO2 film structures formed by the solgel method. Physics of the Solid State. 2019;61(3):397-401. DOI: 10.1134/S1063783419030120

6. Karnilava Yu.D., Kholov P.A., Gaponenko N.V., Raichenok T.F., Tikhomirov S.A., Martynov I.L., Osipov E.V., Chistyakov A.A., Kargin N.I. Sol-Gel Fabrication and luminescenceproperties of multilayerEu-doped BaTiO3/SiO2 xerogel nanostructures. International Journal of Nanoscience. 2019; 18(3-4):1940044. DOI: 10.1142/S0219581X19400441

7. Subasri R., Reddy D.S., Soma Raju K.R.C., Rao K.S., Kholov P., Gaponenko N. Sol-gel derived Ba/SrTiO3–MgF2 solar control coating stack on glass for architectural and automobile applications. Research on Chemical Intermediates. 2019;45(8):4179-4191. DOI: 10.1007/s11164-019-03899-w

8. Gaponenko N.V., Kholov P.A., Raichenok T.F., Prislopski S.Ya. Enhanced Luminescence of Europium in Sol-Gel Derived BaTiO3/SiO2 Multilayer Cavity Structure. Optical Materials. 2019;96C:109265. DOI: 10.1016/j.optmat.2019.109265

9. Парафинюк Д.А., Гапоненко Н.В., Райченок Т.Ф. Оптические свойства многослойных периодических структур BaTiO3: Eu/SiO2. Доклады БГУИР. 2019;7(125):95-100. DOI:10.35596/1729-7648-2019-125-7-95-100