Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических кристаллов и тонких пленок методом тепловых шумов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Бедняков, Петр Сергеевич

• Бедняков, Петр Сергеевич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Бедняков, Петр Сергеевич

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Проблемы исследования диэлектрических свойств сегнетоэлектрических кристаллов и тонких пленок.

1.1. Типичные аномалии диэлектрической проницаемости при сегнетоэлектрических фазовых переходах.

1.2 Описание диэлектрических свойств сегнетоэлектриков в рамках теории Ландау.

1.3. Дефекты, электрические поля, упругие напряжения в объемных кристаллах. Влияние пьезоэффекта.

1.4. Поверхностные и размерные эффекты в пленках.

1.5. Дефекты, электрические поля и упругие напряжения в тонких пленках.

1.6. Влияние "мертвого" слоя на диэлектрическую проницаемость тонких пленок.

1.7. Частотные характеристики.

1.8. Недостатки стандартного подхода к исследованию диэлектрических свойств сегнетоэлектриков.

Глава 2. Методы исследования диэлектрических свойств.

2.1. Импедансные методы.

2.2. Метод тепловых шумов.

2.3. Существующие реализации метода тепловых шумов.

2.4. Достоинства и недостатки метода тепловых шумов.

Глава 3. Экспериментальная установка.

3.1. Блок-схема, оборудование, новизна.

3.2. Программа автоматизации.

3.3. Калибровка и тестирование установки.

Выводы к главе 3.

Глава 4. Сравнительные исследования объемных образцов различными методами.

4.1. Объемные кристаллы титаната бария.

4.2. Объемные кристаллы триглицинсульфата.

Выводы к главе 4.

Глава 5. Исследование сегнетоэлектрических тонких пленок импедансным методом и методом тепловых шумов.

5.1. Образцы.

5.2. Экспериментальные результаты.

5.3. Обсуждение.

Выводы к главе 5.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических кристаллов и тонких пленок методом тепловых шумов»

Актуальность работы

В последние годы неуклонно растет интерес к исследованию многослойных структур, состоящих из различных по своим электрическим характеристикам слоев, среди которых присутствуют слои из сегнетоэлектриче-ских материалов. Такие структуры перспективны для создания элементов энергонезависимой памяти, миниатюрных фазированных антенн, различных датчиков и преобразователей.

Одним из преимуществ таких содержащих сегнетоэлектрические слои структур перед классическими сегнетоэлектрическими материалами является возможность изменения зависимостей их диэлектрических характеристик от температуры, как путем изменения состава этих структур, так и путем изменения толщин входящих в них слоев. Причем, в последнем случае, получаемые материалы должны соответствовать требованиям, предъявляемым к компонентам, используемым в современной электронной технике.

Эти требования, в частности, ограничивают диапазон рабочих напряжений, которые могут использоваться в управляющих цепях электронных устройств, величинами порядка 1 В. При этом, наиболее эффективно использовать сегнетоэлектрические слои толщинами порядка 10-100 нм.

Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических слоев такой толщины - сегнетоэлектрических тонких пленок, - на сегодняшний день, связано с рядом трудностей. Одна из них проистекает из обратной пропорциональности величины напряженности электрического поля расстоянию между обкладками конденсатора, в который помещается исследуемый образец. Прикладывая к слою толщиной 1000 нм напряжение в 1 В, мы получаем электрическое поле напряженностью 10 кВ/см. Это на четыре порядка больше величины электрических полей, которые принято использовать для определения диэлектрических характеристик сегнетоэлектрических кристаллов.

К сожалению, традиционные импедансные методы исследования диэлектрических свойств не дают возможности заметно, т.е. более, чем на два порядка, снизить величину действующего измерительного напряжения без существенного увеличения стоимости оборудования. Данное обстоятельство приводит к потере эффективности традиционных методов функциональной диагностики сегнетоэлектрических компонент и делает актуальным разработку таких методик исследования диэлектрических свойств сегнетоэлектрических тонких пленок, которые позволяют работать в режиме «отсутствия» внешнего электрического поля.

К таким методам относится «метод тепловых шумов», позволяющий исследовать диэлектрические свойства образцов по их влиянию на плотность шума, зависящего только от температуры электрической цепи. Действующее напряжение таких шумов определяется из теории, созданной Найквистом, и, в типичных случаях, не превышает величин порядка 10 мкВ.

Таким образом, метод тепловых шумов позволяет проводить исследование диэлектрических свойств сегнетоэлектрических тонких пленок в электрических полях, напряженность которых составляет не более 1 мВ/см, что не превышает напряженности электрических полей, в которых обычно исследуются диэлектрические свойства объемных сегнетоэлектрических кристаллов. Кроме этого данный метод открывает возможность исследования диэлектрических свойств объемных сегнетоэлектриков в диапазоне сверхмалых электрических полей (не более 1 нВ/см), что особенно актуально при исследовании неоднородных сегнетоэлектрических кристаллов.

Цели и задачи работы

Основной целью настоящей работы является создание экспериментальной установки, позволяющей проводить исследования методом тепловых шумов, а также сравнительный анализ данных, полученных методом тепловых шумов и импедансным методом на различных, но близких по своим свойствам образцах объемных кристаллов и сегнетоэлектрических тонких пленок. При этом особое внимание уделяется разработке и созданию автоматизированной экспериментальной установки, позволяющей измерять температурную зависимость спектральной плотности тепловых шумов, а также исследованию с помощью этой установки диэлектрических свойств ряда модельных сегнетоэлектрических кристаллов.

Хотя метод тепловых шумов применяется к исследованию сегнетоэлектрических кристаллов уже более полувека, результаты, полученные разными авторами, содержат целый ряд противоречий, как между собой, так и с результатами, полученными традиционными методами. Одной из задач, поставленной в настоящей работе, является проверка литературных данных, полученных методом тепловых шумов и сравнение результатов, полученных импедансным методом и методом тепловых шумов. Решение этой задачи преследует целью выяснение возможностей метода тепловых шумов при исследовании сегнетоэлектрических материалов. Кроме того, сравнение температурных зависимостей диэлектрической проницаемости, полученных различными методами, позволяет получить информацию о влиянии внешнего периодического электрического поля на диэлектрические свойства сегнето-электриков. При этом метод тепловых шумов позволяет определить начальную диэлектрическую проницаемость (initial dielectric permittivity), т.е. диI электрическую проницаемость в нулевом электрическом поле в доступных частотных и температурных диапазонах.

Другая задача, решаемая в настоящей работе, связана с необходимостью определения таких параметров сегнетоэлектрических кристаллов, как температура фазового перехода и константа Кюри-Вейсса. В литературе присутствуют значительные противоречия, связанные с экспериментальным определением этих параметров для тонких сегнетоэлектрических пленок. При этом метод тепловых шумов ранее не применялся для исследования таких объектов.

Созданная установка, с одной стороны, позволяет отработать методику исследования диэлектрических свойств сегнетоэлектрических материалов в наиболее сложном для исследования температурном диапазоне - в непосредственной окрестности точки сегнетоэлектрического фазового перехода, а, с другой стороны, получить информацию о температуре фазового перехода и константе Кюри-Вейсса и оценить возможные погрешности их значений, связанные с влиянием внешних периодических электрических полей.

Объекты и методы исследования

Исходя из поставленных в работе задач, в качестве объектов исследования были выбраны кристаллы модельных сегнетоэлектриков и тонкие пленки, достаточно подробно описанные в литературе:

1. Объемные кристаллы триглицинсульфата ((NH2CH2C00H)3-H2S04) (ТГС), испытывающие фазовый переход второго рода.

2. Кристаллы титаната бария (ВаТЮ3), выращенные модифицированным методом Чохральского, испытывающие фазовый переход первого рода близкого ко второму (образцы изготовлены в лаборатории проф. К. Гарланда (MIT), США).

3. Кристаллы титаната бария, выращенные методом Ремейки, также испытывающие фазовый переход первого рода близкого ко второму и содержащие значительное количество примесей (образцы изготовлены в лаборатории проф. А.Ю. Кудзина (Днепропетровский государственный университет)).

4. Поликристаллические тонкие пленки титаната бария толщиной 250300 нм выращенные методом PLD (Pulsed Laser Deposition) на подложке из плавленого кварца (Si02) с электродами из золота (Au) и SrRuCb (со и стороны подложки) (образцы изготовлены в лаборатории проф. И. Уесу (Университет Васеда, Япония)).

5. ' Эпитаксиальные тонкие пленки титаната бария толщиной 250-600 нм выращенные методом PLD на подложке из SrTi03 с электродами из золота

Au) и SrRu03 (со стороны подложки) (образцы изготовлены в Университете Васеда, Япония).

В настоящей работе проведены сравнительные исследования диэлектрической проницаемости вышеперечисленных сегнетоэлектрических объектов традиционным импедансным методом и методом тепловых шумов. Кроме того, проведен элементный анализ объемных кристаллов ВаТЮз с помощью рентгеновского флуоресцентного анализа.

Исследования методом тепловых шумов производились на оригинальной автоматизированной установке, созданной в настоящей работе.

Результаты, полученных данными методиками, анализируются при помощи моделирующей программы, которая позволяет строить расчетные зависимости мнимой части импеданса образца от действительной части, и частотную зависимость напряжения тепловых шумов по заданным параметрам эквивалентной схемы. Кроме того, выделяются эффекты, дающие вклады в суммарный шумовой сигнал. При этом особое внимание уделяется влиянию измерительного напряжения при исследовании традиционным импедансным методом.

Научная новизна

В работе впервые получены следующие результаты:

1. На основе современных средств автоматизации и среды программирования Lab VIEW создана экспериментальная установка, которая реализует возможность применения метод тепловых шумов для исследования диэлектрических свойств.

2. Методом тепловых шумов впервые исследованы поликристаллические и эпитаксиальные сегнетоэлектрические тонкие пленки ВаТЮ3. При этом обнаружено отличие абсолютных значений эффективной диэлектрической проницаемости полученных импедансным методом и методом тепловых шумов.

3. В эпитаксиальных сегнетоэлектрических тонких пленках обнаружено отличие между частотными зависимостями максимума емкости, полученными импедансным методом и обнаружен широкий температурный гистерезис, существенно превышающий температурный гистерезис, наблюдаемый при исследованиях импедансным методом.

4. При исследование методом тепловых шумов объемных кристаллов, обнаружен вклад в суммарный шумовой сигнал от пьзоэлектрических резонан-сов.

5. Для кристаллов ТГС получена начальная диэлектрическая проницаемость в непосредственной окрестности точки сегнетоэлектрического фазового перехода, и продемонстрировано влияние измерительного напряжения на диэлектрические свойства сегнетоэлектрического кристалла. I

Научная и практическая значимость

Разработанная в диссертационной работе методика дает возможность исследовать диэлектрические свойства сегнетоэлектрических кристаллов и тонких пленок в полях, не превышающих 1 мВ/см. При этом существует возможность получать в процессе измерений сразу весь спектр шумового напряжения. Эти возможности особенно важны при исследовании неоднородных и тонкопленочных образцов.

Полученные результаты исследований диэлектрических свойств сегнетоэлектрических кристаллов и тонких пленок методом тепловых шумов дают информацию о начальной диэлектрической проницаемости, пьезоэлектрических резонансах, о доменной структуре и об эквивалентной схеме образца (как объемного, так и тонкопленочного).

Личный вклад автора

Выбор направления исследований и формулировка задачи проводилась совместно с научным руководителем И.В. Шнайдштейном. В обсуждении результатов и формулировке выводов кроме диссертанта и его научного руко9 водителя принимал участие профессор Б.А. Струков. Диссертантом совместно с научным руководителем была спроектирована и П.С. Бедняковым лично создана экспериментальная установка и получены все экспериментальные и расчетные результаты.

Апробация работы

Материалы диссертации неоднократно обсуждались на заседаниях кафедры общей физики и физики конденсированного состояния физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова, докладывались автором на следующих всероссийских и международных конференциях:

1. VI международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде Lab VIEW и технологии National Instruments» (Москва, 2007);

2. Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2008" (Москва, 2008);

3. Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2009" (Москва, 2009);

4. Втором международном конкурсе научных работ молодых ученых в области нанотехнологий (Москва, 2009);

5. XXII Международной научной конференции «Релаксационные явления в твердых телах» (Воронеж, 2010).

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Бедняков, Петр Сергеевич

Выводы к главе 5

В результате исследования диэлектрических свойств тонких сегнето-электрических пленок мостовым методом и методом тепловых шумов были сделаны следующие заключения:

1. Оба используемых метода позволяют получить представления о характере эквивалентной схемы образца, которые не противоречат друг другу. Однако параметры полученных эквивалентных схем имеют некоторые отличия. В частности, как и в случае объемных кристаллов, емкость (а, следовательно, и диэлектрическая проницаемость) сегнето-электрического слоя пленки полученная методом тепловых шумов меньше емкости полученной методом импедансной спектроскопии.

Это отличие объясняется влиянием периодического электрического поля, присутствующего при исследовании импедансным методом.

2. При нагревании характеры температурных зависимостей, полученных обеими методиками, совпадают, как для поликристаллических, так и для эпитаксиальных пленок. При охлаждении, в случае эпитаксиаль-ных пленок при исследовании методом тепловых шумов наблюдается значительный температурный гистерезис, связанный с доменным вкладом в эффективную диэлектрическую проницаемость. Для поликристаллических пленок характеры зависимостей, полученных используемыми методиками, совпадают.

3. Частотные зависимости максимума эффективной емкости, полученные импедансным методом и методом тепловых шумов, совпадают. При этом в случае поликристаллических пленок максимум емкости смещается вниз по температуре, а в случае эпитаксиальных — вверх. Однако для некоторых эпитаксиальных пленок наблюдалось отличие зависимостей максимумов емкости от частоты между результатами, полученными импедансным методом и методом тепловых шумов. Было установлено, что при исследовании методом тепловых шумов температура максимума емкости растет с частотой и выходит на постоянное значение. При исследовании импедансным методом температуры максимума емкости с увеличением частоты резко возрастает и уходит в высокотемпературную область.

Заключение

В настоящей работе создана экспериментальная установка, реализующая метод тепловых шумов. С ее помощью проведены исследования объемных образцов ТГС и ВТО и тонких пленок ВТО.

В процессе исследования методом тепловых шумов в объемных образцах титаната бария наблюдались следующие эффекты:

1. Уменьшение амплитуды шумового сигнала на высоких частотах вследствие низкочастотной фильтрации.

2. Наличие максимумов шума на некоторых частотах при температуре ниже температуры фазового перехода, связанных с пьезоэлектрическими резонансами и исчезновение их в парафазе.

3. Возникновение шума в области низких частот при приближении к температуре фазового перехода, связанное с наличием тепловых скачков Баркгаузена и его исчезновение в параэлектрической фазе.

4. Исчезновение или ослабление части максимумов шума после отжига образца, связанное с дефектами в кристалле.

При исследовании методом тепловых шумов объемных кристаллов ТГС были получены следующие результаты:

5. Была измерена начальная диэлектрическая проницаемость кристалла, отличная от диэлектрической проницаемости, полученной импеданс-ным методом.

6. В случае метода тепловых шумов при остывании после отжига в пара-фазе ниже температуры фазового перехода наблюдался доменный вклад в диэлектрическую проницаемость и более медленная релаксация доменной структуры, чем в случае импедансного метода.

Было установлено, что для измерения напряжения тепловых шумов, соответствующего импедансу образца с целью точного определения диэлектрической проницаемости, требуется исключение шумов другой природы. Для этого необходимо стабилизировать температуру или изменять ее с весьма малой скоростью, проводить измерения в высокочастотной области, выбирая частотные интервалы, не содержащие пьезорезонансы, а также перед измерениями производить отжиг образцов в параэлектрической фазе.

Таким образом, метод тепловых шумов, помимо возможности измерения диэлектрической проницаемости сегнетоэлектриков в практически нулевом поле, позволяет наблюдать формирование доменной структуры и обнаружить целый ряд эффектов, дающих вклад в суммарное напряжение шума, возникающее в образце. Основная трудность данной методики заключается в выделении вклада от каждого из этих эффектов.

В результате исследования диэлектрических свойств тонких сегнето-электрических пленок мостовым методом и методом тепловых шумов были сделаны следующие заключения:

7. Оба используемых метода позволяют получить представления о характере эквивалентной схемы образца, которые не противоречат друг другу. Однако параметры полученных эквивалентных схем имеют некоторые отличия. В частности, как и в случае объемных кристаллов, емкость (а, следовательно, и диэлектрическая проницаемость) сегнето-электрического слоя пленки полученная методом тепловых шумов меньше емкости полученной методом импедансной спектроскопии. Это отличие объясняется влиянием периодического электрического поля, присутствующего при исследовании импедансным методом.

8. При нагревании характеры температурных зависимостей, полученных обеими методиками, совпадают, как для поликристаллических, так и для эпитаксиальных пленок. При охлаждении, в случае эпитаксиаль-ных пленок при исследовании методом тепловых шумов наблюдается значительный температурный гистерезис, связанный с доменным вкладом в эффективную диэлектрическую проницаемость. Для поликристаллических пленок характеры зависимостей, полученных используемыми методиками, совпадают.

9. Частотные зависимости максимума эффективной емкости, полученные импедансным методом и методом тепловых шумов, совпадают. При этом в случае поликристаллических пленок максимум емкости смещается вниз по температуре, а в случае эпитаксиальных — вверх. Однако для некоторых эпитаксиальных пленок наблюдалось отличие зависимостей максимумов емкости от частоты между результатами, полученными импедансным методом и методом тепловых шумов. Было установлено, что при исследовании методом тепловых шумов температура максимума емкости растет с частотой и выходит на постоянное значение. При исследовании импедансным методом температуры максимума емкости с увеличением частоты резко возрастает и уходит в высокотемпературную область.

Публикации автора по теме диссертации

1. П.С. Бедняков, И.В. Шнайдштейн, Установка для измерения диэлектрических свойств сегнетоэлектриков методом тепловых шумов, Сборник трудов VI международной научно-практической конференции «Образовательные, научные и инженерные приложения в среде LabVIEW и технологии National Instruments», Москва, 23-24 ноября, 2007, стр. 293-301.

2. П.С. Бедняков, Установка для исследования диэлектрических свойств сегнтоэлектриков методом тепловых шумов, Сборник тезисов Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2008", секция "Физика".

3. П.С. Бедняков, И.В. Шнайдштейн, Б.А. Струков, Установка для исследования диэлектрических свойств сегнетоэлектриков методом тепло

126 вых шумов, XVIII Всероссийская конференция по физике сегнетоэлек-триков, Тезисы конференции, Санкт-Петербург, 9-14 июня, 2008, стр. 124.

4. П.С. Бедняков, Исследование диэлектрических свойств сегнетоэлек-трических тонких пленок методом тепловых шумов, Сборник тезисов Международной конференции студентов и аспирантов по фундаментальным наукам "Ломоносов-2009", секция "Физика".

5. П.С. Бедняков, И.В. Шнайдштейн, Б.А. Струков, Установка для диагностики диэлектрических свойств наноразмерных диэлектриков, Сборник тезисов докладов участников Второго международного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, Москва, 6— 8 октября, 2009, стр. 267-268.

6. I. Shnaidshtein, P. Bednyakov, First application of the thermal noise method for studying ferroelectrics thin films, Book of abstracts International conference "Functional materials and nanotechnologies 2010", Riga (Latvia), 1619 March, 2010, Institute of Solid State Physics University of Latvia, p. 50.

7. B.A. Strukov, I.V. Shnaidshtein, S.T. Davitadze, P.S. Bednyakov,

V.V. Lemanov, S.G. Shulman, Y. Uesu, S. Asanuma, B. Noheda, th

A. Vlooswijk, D. Schlom, A. Soukiassian, Abstract book of the 10 Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-10), Yokohama (Japan), 20-24 June, 2010, RCBJSF-10, p. 41.

8. I. Shnaidshtein, P. Bednyakov, On possibility of the measurements of the dielectric properties of thin ferroelectric films by means of the thermal noise iL method, Abstract book of the 10 Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-10), Yokohama (Japan), 20-24 June, 2010, RCBJSF-10, p. 216.

9. П.С. Бедняков, И.В. Шнайдштейн, Б.А. Струков, Автоматизированная установка для исследования сегнетоэлектрических тонких пленок методом тепловых шумов, ПТЭ, 5, 124-129 (2010).

10. P.S. Bednyakov, I.V Shnaidshtein, В.А. Strukov, Y. Uesu, S. Asanuma, Frequency dependence of dielectric permittivity and thermal noise for Ba-ТЮз thin films and bulk crystals, Тезисы докладов XXII Международной научной конференции «Релаксационные явления в твердых телах», Воронеж, 14—17 сентября, 2010, Кварта, стр. 110-111.

11. П.С. Бедняков, И.В. Шнайдштейн, Б.А. Струков, Исследование диэлектрических свойств монокристаллов ВаТЮз разного качества методом тепловых шумов, ФТТ, 53, 2, 289-296 (2011).

Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю доценту Илье Владимировичу Шнайдштейну и профессору Борису Анатольевичу Струкову за выбор интересной и актуальной темы исследований, постоянное внимание и помощь в работе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Бедняков, Петр Сергеевич, 2011 год

1. Ф. Иона, Д. Ширане. Сегнетоэлектрические кристаллы. Перевод с английского JI.A. Фейгина и Б.К. Севастьянова, под ред. JI.A. Шувалова. Мир, Москва (1965)

2. S. Hoshino, Т. Mitsui, F. Jona, R. Pepinsky. Dielectric and Thermal Study of Tri-Glycine Sulfate and Tri-Glycine Fluoberyllate. Phys. Rev., 107, №5, 1255-1258 (1957).

3. W.J. Merz. The Electric and Optical Behavior of ВаТЮз Single-Domain Crystals. Phys. Rev., 76, №8, 1221-1225 (1949).

4. G. Busch. Neue Seignette-Electrica Helv. Phys. Acta., 11, № 4 269-298 (1938).

5. Б.А. Струков, А.П. Леванюк. Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М. Наука, Физматлит (1995).

6. I.N. Leontyev, О.Е. Fesenko, N.G. Leontyev, В. Dkhil. Ferroelectric ВаТЮз single crystal under superstrong electric fields up to 55 MV/m: A comparative experimental and theoretical study. Appl. Phys. Lett. 96, №14, 142904 (2010).

7. Л.П. Холоденко. Термодинамическая теория сегнетоэлектриков типа титаната бария. Под ред. Б.Н. Ролова. Зинатне, Рига (1971).

8. В.И. Зайцева, Р.Е. Пасынков, В.И. Позерн, A.M. Эльгард. Диэлектрические свойства поляризованной керамики в сильных переменных электрических полях.

9. Изв. А.Н. сер. Физ., 24, №11, 1357-1361 (1960)

10. М. Tsukamoto, Е. Nakamura, Т. Ozaki. Measurement of initial dielectric constant of KH2P04 by thermal noise method. J. Phys. Soc. Jap., 42, №1 190-193 (1976).

11. A.P. Levanyuk, A.S. Sigov. Defects and Structural Phase Transitions. Ferroelectricity and related phenomena. Volume 6. GORDON AND BREACH SCIENCE PUBLISHERS. New York London Paris Montreux Tokyo Melbourne (1988).

12. W.P. Mason. A Dynamic Measurement of the Elastic, Electric and Piezoelectric Constant of Rochelle Salt. Phys. Rev., 55, №8, 775-789 (1939).

13. K.C. Александров, Б.П. Сорокин, С.И. Бурков. Эффективные пьезоэлектрические кристаллы для акустоэлектроники, пьезотехники и сенсоров. Том 1. Новосибирск. Издательство сибирского отделения академии наук (2007).

14. У. Кэди. Пьезоэлектричество и его практические применения. Перевод с английского Б.Н. Достовалова и В.П. Константиновой под ред. А.В. Шубникова. Москва. Издательство иностранной литературы (1949)

15. А.В. Ржанов. Титанат бария новый сегнетоэлектрик. УФН, 38, №4, 461-489 (1949).

16. X.J. Lou, J. Wang. Effect of manganese doping on the size effect of lead zirconate titanate thin films and the extrinsic nature of "dead layers". J. Phys. Cond. Mat., 22, №5, 055901 (2010).

17. J.F. Scott, Ferroelectric Memories. Springer, New York (2000).

18. A.K. Tagantsev, G. Gerra. Interface-induced phenomena in polarization response of ferroelectric thin films. J. Appl. Phys., 100, №5, 051607 (2006).

19. X.J. Lou, X.B. Hu, M. Zhang, F.D. Morrison, S.A.T. Redfern, and J.F. Scott. Phase separation in lead zirconate titanate and bismuth titanate during electrical shorting and fatigue.

20. J. Appl. Phys., 99, №4, 044101 (2006).

21. X.J. Lou. Polarization fatigue in ferroelectric thin films and related materials. J. Appl. Phys. 105, №2, 024101 (2009)

22. Y.S. Kim, D.H. Kim, J.D. Kim, Y.J. Chang, T.W. Noh, J.H. Kong, K. Char, Y.D. Park, S.D. Bu, J.G. Yoon, and J.S. Chung. Critical thickness of ultrathin ferroelectric BaTi03 films. Appl. Phys. Lett., 86, №10, 102907 (2005).

23. H.F. Kay and J.W. Dunn. Thickness dependence of the nucleation field of triglycine sulphate. Philosophical magazine, 7, №84, 2027-2034 (1962).

24. C.B. Parker, J.-P. Maria, A.I. Kingon. Temperature and thickness dependent permittivity of (Ba,Sr)Ti03 thin films. Appl. Phys. Lett, 81, №2, 340 (2002).

25. K. Amanuma, T. Mori, T. Hase, T. Sakuma, A. Ochi, and Y. Miyasaka. Ferroelectric Properties of Sol-Gel Derived Pb(Zr, Ti)03 Thin Films. Jpn. J. Appl. Phys. Part 1- Regular Papers Short Notes & Review Papers 32, 4150-4153 (1993).

26. V.G. Bhide, R.T. Gondhalekar, and S.N. Shringi. Surface Layers on Ferroelectric BaTi03 Crystals. J. Appl. Phys. 36, №12, 3825-3833 (1965).

27. B.T. Lee and C.S. Hwang. Influences of interfacial intrinsic low-dielectric layers on the divelectric properties of sputtered (Ba,Sr)Ti03 thin films Appl. Phys. Lett., 77, №1,124-126 (2000).

28. D.K. Choi, B.S. Kim, S.Y. Son, S.H. Oh, and K.W. Park. Evaluation of tailored electrode (Ba,Sr)Ru03 for (Ba,Sr)Ti03. J. Appl. Phys., 86, №6, 3347-3351 (1999).

29. V. Craciun and R.K. Singh. Characteristics of the surface layer of barium strontium titanate thin films deposited by laser ablation. Appl. Phys. Lett. 76, №14, 1932-1934 (2000).

30. C. Zhou and D.M. Newns. Intrinsic dead layer effect and the performance of ferroelectric thin film capacitors. J. Appl. Phys., 82, №6, 3081-3088 (1997).

31. K. Natori, D. Otani, and N. Sano. Thickness dependence of the effective dielectric constant in a thin film capacitor. Appl. Phys. Lett., 73, №5, 632-634 (1998).

32. O.G. Vendik, S.P. Zubko, and N.Y. Medvedeva. "Dead layer" characteristics based on a correlation of the ferroelectric polarization under relevant boundary conditions in a parallel plate capacitor. J. Appl. Phys. 105, №5, 053515 (2009).

33. Y.G. Wang, W.L. Zhong, and P.L. Zhang. Surface and size effects on ferroelectric films with domain structures. Phys. Rev. B, 51, №8, 5311-5314 (1995).

34. C.S. Hwang, B.T. Lee, C.S. Kang, K.H. Lee, H.J. Cho, H. Hiceki, W.D. Kim, S.I. Lee, and M.Y. Lee, J. Appl. Phys., 82, 287-295 (1999).

35. C.T. Black and J.J. Welser. Electric-field penetration into metals: consequences for high-dielectric-constant capacitors. Electron Devices on IEEE transactions, 46, №4, 776-780 (1999).

36. C. Bascery, S.K. Streiffer, A.I. Kingon, and R. Waser. The dielectric response as a function of temperature and film thickness of fiber-textured (Ba,Sr)Ti03 thin films grown by chemical vapor deposition J. Appl. Phys., 82, №5,2497-2504 (\991)'.

37. G. Catalan, L.J. Sinnamon, and J.M. Gregg. The effect of flexoelectricity on the dielectric properties of inhomogeneously strained ferroelectric thin films. J. Phys.-Cond. Mat., 16, 22532264 (2004).

38. D.R. Tilley, B. Zeks. Landau theory of phase transition in thick films. Sol. St. Comm., 49, №8, 823-827 (1984).

39. K. Ishikawa, T. Uemori. Surface relaxation in ferroelectric perovskites. Phys Rev. B, 60, №17,11841-11845 (1998).

40. M. Okuyama, Y. Ishibashi. Ferroelectric thin films. Basic properties and device physics for memory applications. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2005.

41. W.L. Zhong, Y.G. Wang, P.L. Zhang, B.D. Qu. Phenomenological study of the size effect on phase transition in ferroelectric particles. Phys Rev. B, 50, №2, 698-704 (1994).

42. M.G. Cottam, D.R. Tilley, B. Zeks. Theory of surface modes in ferroelectrics. J. Phys. C, 17,1793-1823 (1984).

43. K. Uchino, E. Sadanaga, T. Hirose, J. Am. Ceram. Soc., Dependence of the Crystal Structure on Particle Size in Barium Titanate, 72, №8, 1555-1558 (1989).

44. L-H. Ong, J. Osman, and D.R. Tilley. Landau theory of second-order phase transitions in ferroelectric films. Phys. Rev. B, 63, №14, 144109 (2001).

45. Y. Park. Surface effect and phase transitions in ferroelectric thin films. Sol. St. Comm., 112, 167-171 (1999).

46. J. Scott, H. Duiker, P. Beale, B. Pouligni, K. Dimmler, M. Parris, D. Butler, S. Eaton. Surface phase transition in ferroelectric thin films. Physica B, 150 №1-2, 160-167 (1988).

47. M.M. Saad, P. Baxter, R.M. Bowman, J.M. Gregg, F.D. Morrison, J.F. Scott. Intrinsic dielectric response in ferroelectric nano-capacitors. J. Phys: Cond. Matt. 16, №41 L451 (2004).

48. K.M. Rabe, C.H. Ahn, J.-M. Triscone. Physics of Ferroelectrics A Modern Perspective. Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2007).

49. M. Dawber, P. Chandra, P.B. Littlewood and J.F. Scott. Depolarization corrections to the coercive field in thin-film ferroelectrics. J. Phys. Condens. Mat., 15, L393-398 (2003).

50. A.M. Bratkovsky and A.P. Levanyuk. Very large dielectric response of thin ferroelectric films with the dead layers. Phys. Rev. B, 63, №13,132103 (2001).

51. D.R. Tilley, B. Zeks. Phase transitions in ferroelectric films. Ferroelectrics 134, 313 (1992).

52. D. Tilley. Finite-size effects on phase transitions. In Ferroelectric thin films: synthesis and basic properties. Gordon and Beach, 1996, p. 11.

53. K. Binder. Surface effects on phase transitions in ferroelectrics and antiferroelectrics. Ferroelectrics, 35,99(1981).

54. W. Zhong, Y. Wang, P. Zhang. Size effects on phase transitions in ferroelectric films. Phys. Lett. A, 189, 121-126 (1994).

55. М.Д. Глинчук, В .Я. Зауличный, В.А. Стефанович. Поле деполяризации и свойства тонких сегнетоэлектрических пленок с учетом влияния электродов. ФТТ, 47, №7, 12851292 (2005)

56. R. Kretchmer, К. Binder. Surface effects on phase transitions in ferroelectrics and dipolar magnets. Phys. Rev. В 20, №3, 1065-1076 (1979).

57. E. Fatuzzo, W.M. Mertz. Ferroelectricity. North-Holland, Amsterdam (1967).

58. T.M. Shaw, Z. Suo, M. Huang, E. Liniger, R.B. Laibowitz, J.D. Baniecki. The effect of stress on the dielectric properties of barium strontium titanate thin films. Appl. Phys. Lett. 75, №14,2129-2131 (1999).

59. N.A. Pertsev, A.G. Zembilgotov, A.K. Tagantsev. Effect of Mechanical Boundary Conditions on Phase Diagrams of Epitaxial Ferroelectric Thin Films. Phys. Rev. Lett. 80, №9, 19881991 (1998).

60. N.A. Pertsev, A.G. Zembilgotov, A.K. Tagantsev. Equilibrium states and phase transitions in epitaxial ferroelectric thin films. Ferroelectrics, 223: №1, 79-90 (1999).

61. B. Dkhil, E. Defay, J. Guillan. Strains in ВаТЮз thin film deposited onto Pt-coated Si substrate. Appl. Phys. Lett. 90, №2, 022908 (2007).

62. C.A. Mead. Anomalous capacitance of thin dielectric structures. Phys. Rev. Lett., 6, №10, 545-546 (1961).

63. H.U. Ku, F.G. Ullman. Capacitance of Thin Dielectric structures. Journal of Applied Physics, 35, №2,265-268 (1964).

64. J.G. Simmons. An analytic form of Ku and Ullmans equations. Appl. Phys. Lett. 6, №3, 5455 (1965).

65. V.S. Chincholkar, H.-G. Unruh. Surface Layers of Triglycine Sulfate Crystals. Phys. Stat. Sol. 29, 669-673 (1968).

66. J. Liu, C-G Duan, W-G Y, W.N. Mei, R.W. Smith, J.R. Hardy. Large dielectric constant and Maxwell-Wagner Relaxation n Bi2/3Cu3Ti40i2. Phys. Rev. B, 70, №14, 144106 (2004).

67. W. Kanzig. Space Charge Layer Near the Surface of a Ferroelectric. Phys. Rev. 98, №2, 549-550(1955)

68. N.I. Lebedev, A.S. Sigov. Surface inhomogeneities and coercive field of thin ferroelectric films. Integr. Ferroelectrics 4, №1,21-24 (1994).

69. A.K. Tagantsev. Size effects in polarization switching in ferroelectric thin films. Integr. Ferroelectrics 16,237-244 (1997)

70. P.K. Larsen, G.J.M. Dormans, DJ. Taylor, P.J. van Veldhoven. Ferroelectric properties and fatigue ofPbZro,5iTio,4903 thin films of varying thikness: Blocking layer model. J Appl Phys 76, 2405-2413 (1994).

71. C. Zhou, D.M. Newns. Intrinsic dead layer effect and the performance of ferroelectric thin film capacitors. J. Appl. Phys. 82, №6, 3081-3088 (1997).

72. L.J. Sinnamon, R.M. Bowman, J.M. Gregg. Investigation of dead-layer thickness in SrRu03/Bao.5Sro.5Ti 03/Au thin film capacitors. Appl. Phys. Lett. 78, №12, 1724-1726 (2001).

73. B.T. Lee, C.S. Hwang. Influence of interfacial intrinsic low-dielectric layer on the dielectric properties of sputtered (Ba,Sr)Ti03 thin films. J. Appl. Phys. Lett.77, №1, 124-126 (2000).

74. Y. Yoneda, H. Kasatani, H. Terauchi, Y. Yano, T. Terashima, Y. Bando. Ferroelectric Phase Transition in BaTi03 Films. J. Phys. Soc. Jpn., 62, №6, 1840-1843 (1993).

75. M. Stengel, N.A. Spaldin. Origin of the dielectric dead layer in nanoscale capacitors. Natur e 443, 679-682 (2006).

76. H.-C. Li, W. Si, A.D. West. Thickness dependence of dielectric loss in SrTi03 thin films. Appl. Phys. Lett. 73, №4, 464-466 (1998).

77. O.G. Vendik, S.P. Zubko. Ferroelectric phase transition and maximum dielectric permittivity of displacement type ferroelectrics (BaxSn.xTi03). J. Appl. Phys., 88, №9, 5343-5350 (2000).

78. J.C. Shin, J. Park, C.H. Hwang, H ,J. Kim. Dielectric and electrical properties of sputter grown (Ba,Sr)Ti03 thin films. J. Appl. Phys., 86, №1, 506-513 (1999).

79. A. Lookman, R.M. Bowman, J.M. Gregg, J. Kut, S. Rios, M. Dawber, A. Ruediger,

80. J.f. Scott. Thickness independence of true phase transition temperatures in barium strontium ti-tanate films. J. Appl. Phys. 96, №1, 555-562 (2004).

81. J.Q. He, E. Vasco, C.L. Jia. Direct observation of a fully strained dead layer at Bao 7S10 sTiCb/SrRuCb interface. Appl. Phys. Lett. 87, №6, 062901 (2005).

82. R. Plonka, R.Dittmann, N.A. Pertsev, E. Vasco, R. Waser. Impact of the top-electrode material on the permittivity of single-crystalline Bao 78го.зТЮз thin films. Appl. Phys. Lett., 86, №20,202908 (2005).

83. C. Bayer, T.J. Jackson. Permittivity of a ferroelectric film beneath a metal electrode. Appl. Phys. Lett., 89, №2, 022908 (2006).

84. N. Horiuchi, T. Matsuo. T. Hoshina, H. Kakemoto, T. Tsurumi. Effect of depletion layers on scaling effect in barium strontium titanate epitaxial film. Appl. Phys. Lett. 94, №10, 102904 (2009).

85. J. Junquera, P. Ghosez. Critical thickness for ferroelectricity in perovskite ultrathin films. Nature, 422, №3, 506-509 (2003).

86. M. Tyunina, J. Levosca. Dielectric anomalies in epitaxial thin films of relaxor ferroelectric (Pbi/3Mg2/3Nb03)o.68-(PbTi03)o.32. Phys. Rev. B, 63, №22,224102 (2001).

87. M. Tyunina, J. Levosca. Coexistence of ferroelectric and relaxor properties in epitaxial film of Bai.xSrxTi03. Phys. Rev. B, 70, №13,132105 (2004).

88. M. Tyunina. Size effects and dielectric behavior in ferroelectric heterostructures. J. Phys: Cond. Matt., 18, №24, 5725-5738 (2006).

89. M. Tyunina, J. Levosca, I. Jaakola. Dynamic disorder in ВаТЮз epitaxial films. Phys. Rev. В 75, №14, 140102(2007).

90. A.K. Jonscher. Dielectric relaxation in solids. Xi'an Jiaotong University Press (1990).

91. К.Б. Классен. Основы измерений. Электронные методы и приборы в измерительной технике. Перевод Е.В. Воронова, A.JI. Ларина. Постмаркет. Москва, 2000.

92. В.М. Петров. Диэлектрические измерения сегнетоэлектриков. М.: МИСИС (1972).

93. Эме Ф. Диэлектрические измерения для количественного анализа и для определения химической структуры. Перевод Б.Н. Штиллера. Под ред. И.И. Заславского. М.: Химия (1967).

94. Н. Nyquist. Thermal Agitation of Electric charge in Conductors. Phys. Rev. 32, 110-113 (1928).

95. А. ВАН-дер-ЗИЛ. Флуктуации в радиотехнике и физике. Пер. с англ. под ред. Л.С. Гуткина. Гос. Энерг. Издат. Москва-Ленинград (1958).

96. J.B. Johnson. Thermal Agitation of Electricity in Conductors. Phys. Rev., 32, №1, 97-109 (1928)

97. E.B. Moullin. Spontaneous Fluctuations of Voltage, Clarendon Press, Oxford (1938).

98. Charles Kitchin, Lew Counts. RMS to DC conversion application guide 2nd edition. 35 Analog devices, inc. printed in U.S.A. (1986).

99. J.J. Brophy and S.L. Webb. Critical fluctuations in triglycine sulfate. Phys. Rev., 128, №2, 584-588 (1962).

100. B.M. Рудяк. Процессы переключения в нелинейных кристаллах. Наука. Москва. 1986.

101. В.П. Константинова, Н.Н. Минюшкина, B.C. Румянцев, В.М. Рудяк. Исследование теплового эффекта Баркгаузена в монокристаллах триглицинсульфата и триглицинселена-та. Кристаллография, 20, №6, 1296-1299 (1975).

102. Yo. Ishibashi, A. Sawada, Yu. Takagi. Dielectric constant of triglycine sulfate crystals by means of thermal noise method. J. Phys. Soc. Jpn. 27, №3, 705-707 (1969).

103. E. Nakamura. Measurement of initial dielectric constant of KH2PO4 by thermal noise method. J. Phys. Soc. Jpn, 42, №1,190-193 (1977).

104. E. Nakamura. Anomalious dielectric behavior of KH2PO4 type crystals in the ferroelectric phase. Ferroelectrics, 135, 237-247, (1992).

105. L. Godefroy. Noise measurements in ferroelectrics. J. Phys. Colloques 33, C2-44-C2-48 (1972)

106. F. Micheron, C. Baumberger, L. Godefroy. Polarization fluctuation of TGS near the Curie point. Proceedings of the 1st International Meeting on Ferroelectricity, pp. 185-190 Prague (1966).

107. I. Musevic, A. Kityk, M. Skarabot, R. Blinc. Polarization Noise in a Ferroelectric Liquid Crystal. Phys. Rev. Lett., 79, №6, 1062-1065 (1997).

108. Н.Б. Лукьянчикова, M.K. Шейнкман, А.П. Литючий. Фотосегнетошумовой эффект. Обнаружение и исследование. Письма в ЖЭТФ, 27, №7, 392-396 (1978).

109. Г. Отт. Методы подавления шумовых помех в электронных системах. Пер. Б.Н. Бронина под ред. М.В. Гальперина. Мир. Москва. 1979.

110. У. Титце, К. Шенк. Полупроводниковая схемотехника: Справочное руководство. Пер. с нем.-Москва: Мир, 1982.

111. M.G. Pepper, J.B. Brown. Absolute high-temperature Johnson noise thermometry. J. Phys. E: Sci. Instrum., 12, 31-34 (1979).

112. H. Bittel, G. Hellmiss, H.-G. Unrah. Polarisationsschwankungen eines ferroelektrikums in der umgebung eines umwandlungspunktes art (Curie-Punkt). Zeitschrift fur Physik, 184, 1-13 (1965).

113. C.-Y. Chen, C.-H. Kuan. Design and Calibration of a noise measurement system. IEEE transactions on instrumentation and measurement, 49, №1, 77-82 (2000).

114. Ш.М. Коган. Низкочастотный токовый шум со спектром типа 1/f в твердых телах. УФН, 145, №2,285-328 (1985).

115. С. Temperton. Self-sorting mixed radix Fast Fourier Transforms. J. Comput. Phys., 52, 123, (1983).

116. Б.М. Вул, И.М. Гольдман. Диэлектрическая проницаемость титанатов металлов второй группы ДАН СССР, 46, 154-157 (1945).

117. T. Hyun, S. Kojima, К. Park, S.B. Kim, J.-H. Ko. J. Phys. Condens. Matter, 22, 225940 (2010).

118. Е.Г. Максимов. Теоретические исследования сегнетоэлектрического перехода. УФН, 179, №6, 639-651 (2009).

119. Y.L. Wang, А.К. Tagantsev, D. Damjanovic, N. Setter, Y.K. Yarmarkin, A.I. Sokolov. Anharmonicity of BaTi03 single crystals. Phys. Rev. B, 73, 132103 (2006).

120. W.J. Merz. The electric and optical behavior of ВаТЮЗ single-domain crystals. Phys. Rev., 76, 1221-1225 (1949).

121. V. Belruss, J. Kalnajs and A. Linz. Top-seed solution growth of oxide crystals from non-stoichiometric melts. Mat. Res. Bull., 6, 899-905 (1971).

122. J.P. Remeika. A Method for growing barium titanate single crystals.J. Am. Chem. soc., 76, 940-941 (1954).

123. А.А. Блистанов, B.C. Бондаренко, H.B. Переломова, Ф.Н. Стрижевская,

124. B.B. Чкалова, М.П. Шаскольская. Акустические кристаллы. Под ред. М.П. Шаскольской. Наука. Москва (1982).

125. А.С. Сидоркин. Доменная структура в сегнетоэлектриках и родственных материалах. М. Наука (2000).

126. В.Т. Matthias, С.Е. Miller, J.P. Remeika. Ferroelectricity of Glycine Sulfate. Phys. Rev. Lett., 104, №3, 849-850 (1956).

127. S.V. Grabovsky, I.Y. Shnaidshtein, B.A. Strukov. Temperature Hysteresis of the Domain Contribution to the Dielectric Constant of Doped KDP Crystals. Ferroelectrics, 290, 91-96, (2003).