Сегнетоэлектрические пленки титаната-станната и титаната-цирконата бария для сверхвысокочастотных применений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.06, кандидат наук Сапего Евгений Николаевич

• Сапего Евгений Николаевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Сапего Евгений Николаевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВЧ ПРИМЕНЕНИЙ

1.1. Исследование начальных стадий роста сегнетоэлектрических пленок

1.2. Влияние технологических параметров на свойства оксидных СЭ пленок

1.2.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

1.2.2 Тонкие пленки титаната-станната бария

1.3 Выводы

ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

2.1. Параметры синтеза керамических мишеней

2.2. Технологические параметры формирования тонких пленок и структур на их основе

2.2.1 Сегнетоэлектрические тонкопленочные слои

2.2.2 Пленки меди верхнего электрода планарных структур

2.3. Методы исследования структурных свойств

2.3.1 Исследование начальных стадий роста BZT и BSnT пленок

2.3.2 Исследование морфологии, структуры и фазового состава BZT и BSnT пленок

2.4. Исследование СВЧ свойств емкостных структур

2.4.1 Методика СВЧ измерений (С, tg5)

2.4.2 Методика исследований релаксационных характеристик

2.4.3 Методика безэлектродных исследований диэлектрических свойств пленок

2.5. Алгоритм формирования многослойных структур

ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ РОСТА ПЛЕНОК BZT И BSNT

3.1 Исследование процессов распыления и транспорта распыленных атомов в газовой среде при разных технологических режимах

3.1.1 Длина термализации атомов в зависимости от давления

3.1.2 Вероятность доставки распыленных атомов на подложку

3.2 Влияние температуры осаждения на начальные стадии роста пленок BZT и BSnT

3.3 Влияние состава рабочего газа на начальные стадии роста пленок BZT и BSnT

3.4 Моделирование доменного ориентированного роста пленок BZT и BSnT

3.4.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

3.4.2 Тонкие пленки титаната-станната бария

3.5 Выводы

ГЛАВА 4. СТРУКТУРНЫЕ СВОЙСТВА ПЛЕНОК BZT И BSNT

4.1. Влияние состава и давления рабочего газа в процессе осаждения на структурные свойства BZT и BSnT пленок

4.1.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

4.1.2 Тонкие пленки титаната-станната бария

4.2. Влияние температуры подложки в процессе осаждения на структурные свойства пленок BZT и BSnT

4.2.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

4.2.2 Тонкие пленки титаната-станната бария

4.3. Влияние режимов высокотемпературного отжига на структурные свойства тонких пленок BZT и BSnT

4.3.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

4.3.2 Тонкие пленки титаната-станната бария

4.4. Выводы

ГЛАВА 5. ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЕМКОСТНЫХ СТРУКТУР НА ОСНОВЕ ПЛЕНОК BZT И BSNT

5.1. Электрофизические характеристики в зависимости от состава BZT и BSnT пленок

5.2. Управляемость и потери в зависимости от температуры синтеза BZT и BSnT пленок

5.2.1 Емкостные элементы на основе тонких пленок BZT

5.2.2 Емкостные элементы на основе тонких пленок BSnT

5.3. Управляемость и потери в зависимости от условий отжига BZT и BSnT пленок

5.4. Исследование быстродействия диэлектрического отклика структур на основе сегнетоэлектрических пленок на полевое воздействие

5.5. Исследование нелинейного диэлектрического отклика сегнетоэлектрических структур на электрическое поле СВЧ различного уровня мощности

5.6. Выводы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ОБОЗНАЧЕНИЯ

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ

ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ

Работа посвящена изучению физико-химических процессов, протекающих при формировании многокомпонентных сегнетоэлектрических (СЭ) пленочных материалов, исследованию их структурных и электрических свойств в зависимости от технологических параметров и разработке технологии многослойных сегнетоэлектрических структур для сверхвысокочастотных применений.

В работе исследуются новые пленочные материалы для СВЧ применений - твердые растворы титаната-цирконата и титаната-станната бария. Изучены начальные стадии роста пленок твердых растворов, их структурные и электрические свойства в зависимости от технологических параметров формирования слоев с целью минимизации дефектов структуры и достижения наилучших электрофизических характеристик материала. Разработаны технологические подходы получения многослойных емкостных структур на основе исследуемых пленок, проявляющих рекордные на сегодня величины диэлектрической нелинейности в сверхвысокочастотном диапазоне (СВЧ).

В работе разработан и реализован оригинальный подход к разработке технологии многослойных сегнетоэлектрических структур, который заключается, во-первых, в управлении потоками компонентов, приходящих на подложку, и процессами роста пленок, во-вторых, в контроле процессов возникновения вторичных многокомпонентных фаз на подложке, в-третьих, во всестороннем исследовании структурных свойств пленок и электрофизических характеристик многослойных устройств на их основе и их связи с технологическими параметрами.

В результате исследований, проведенных в работе, создана технология многослойных СВЧ структур, на основе многокомпонентных сегнетоэлектрических пленок титаната-цирконата и титаната-станната бария, что открывает новые возможности для реализации сверхвысокочастотных устройств с характеристиками (управляемость, вносимые потери, быстродействие, мощностные характеристики), принципиально лучшими по сравнению с существующими аналогами.

В работе обобщены результаты, полученные лично автором, либо с его непосредственным участием в период с 2015 по 2022 год в Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» им. В. И. Ульянова (Ленина) (СПбГЭТУ).

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сегнетоэлектрические пленки титаната-станната и титаната-цирконата бария для сверхвысокочастотных применений»

Актуальность темы

Сегодня электроника сверхвысоких частот является одной из самых обширных и

наукоемких областей современной техники. Стремительная информатизация общества и постоянное увеличение информационных потоков в настоящее время делают актуальной проблему повышения пропускной способности современных телекоммуникационных систем за счет расширения их частотной полосы в область высоких частот и, как следствие, увеличения скорости передачи информации [1].

Материалы, позволяющие улучшить характеристики современных СВЧ устройств, должны обладать низкими потерями, высоким быстродействием, а также выдерживать высокий уровень мощности. Данные требования ограничивают использование полупроводников и ферритов (традиционных материалов СВЧ электроники) на частотах выше 1 ГГц.

Одним из путей решения существующих проблем является использование сегнетоэлектрических материалов. СЭ тонкопленочные материалы демонстрируют высокую нелинейность диэлектрических свойств (зависимость диэлектрической проницаемости от напряженности приложенного электрического поля), что делает их перспективными материалами для электрически перестраиваемых устройств СВЧ-электроники. Преимуществами сегнетоэлектриков на СВЧ являются: высокая диэлектрическая нелинейность, относительно низкие потери, высокое быстродействие (~10-11 с), высокая рабочая мощность при низком потреблении энергии в цепях управления и высокая радиационная стойкость [2,3]. При этом стоимость сегнетоэлектрических устройств на порядок меньше по сравнению со стоимостью промышленно используемых сегодня аналогов

[4].

Сегнетоэлектрические СВЧ устройства предназначены для решения задач, принципиально неразрешимых при использовании полупроводниковых, ферритовых и микроэлектромеханических устройств, а также для расширения функциональных возможностей и повышения энергоэффективности современных телекоммуникационных систем.

Наиболее исследованными СЭ-материалами для СВЧ-приложений являются твердые растворы титанатов бария и стронция BaxSrl-xTiOз (BST) [2,3], на базе которых реализованы экспериментальные макеты варикондов, фазовращателей, управляемых фильтров, фазированных антенных решеток [5].

Тем не менее, зависимость свойств от температуры, относительно большие времена релаксации емкости и диэлектрические потери пленок BST стимулируют поиск альтернативных сегнетоэлектрических материалов для СВЧ-применений. Такой альтернативой могут стать титанаты-цирконаты и титанаты-станнаты бария BaZrTiOз (BZT) и BaSnTiOз (BSnT). В твердых растворах этих материалов в зависимости от концентрации

компонентов величина диэлектрической проницаемости в максимуме достигает значительных величин (2-3)*104. Применение пленочных титанатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария на диэлектрических подложках может привести к значительным преимуществам в их СВЧ характеристиках:

• Формирование твердого раствора из сегнетоэлектрического титаната бария и диэлектрического цирконата или станната бария может привести к сочетанию высокой нелинейности и низких диэлектрических потерь материала;

• твердые растворы BZT и BSnT демонстрируют уменьшение величин диэлектрической релаксации и токов утечки с ростом содержания атомов циркония и олова, что может положительно сказаться на диэлектрических характеристиках СВЧ устройства;

• химическая стабильность атомов Zr и Sn в твердом растворе может привести к уменьшению сквозной проводимости, существенному повышению электрической прочности материала, и, как следствие, к возможности увеличения прикладываемого электрического поля и росту управляемости СВЧ устройства на его основе.

Следует отметить, что высокая диэлектрическая нелинейность емкостных элементов на основе BZT и BSnT пленок, приемлемая для СВЧ применений, демонстрируется в опубликованных сегодня работах для плоскопараллельных структур «металл-диэлектрик-металл». Конструкция таких конденсаторов позволяет использовать малые управляющие напряжения для изменения емкости, однако именно вследствие этого применение данных структур возможно только в малосигнальных устройствах. Однако, одно из главных потенциальных преимуществ СЭ устройств, а именно возможность работы при высоких уровнях мощности, может быть реализована только в планарном исполнении на диэлектрической подложке.

В современной научной литературе представлена лишь отрывочная информация о планарных BZT и BSnT структурах на диэлектрических подложках с приемлемыми электрическими характеристиками. Более того, в подавляющем большинстве работ экспериментальные данные по электрическим характеристикам приводятся для частотного диапазона 1 кГц - 1 МГц. Эти данные не позволяют сделать вывод о применимости полученных пленок на сверхвысоких частотах. СВЧ свойства данных твердых растворов практически не исследованы.

Таким образом, разработка физико-технологических основ осаждения пленок твердых растворов BZT и BSnT на диэлектрические подложки с целью их применения на СВЧ и исследование их структурных и электрофизических свойств представляется актуальной задачей.

Результаты данной работы позволили получить новые научные знания о свойствах

перспективных материалов СВЧ электроники, выявить и систематизировать взаимосвязи между структурными и электрофизическими характеристиками сегнетоэлектрических пленок в составе слоистой структуры и технологическими условиями их получения, что позволило заложить основы технологии многослойных сегнетоэлектрических СВЧ устройств на их основе.

Созданная в рамках работы базовая технология создания СЭ структур на основе нелинейных диэлектриков в перспективе способна обеспечить разработку и других новых классов перестраиваемых СВЧ устройств: управляемых направленных ответвителей и делителей мощности, фазовращателей для нового поколения антенн с электронным сканированием луча, цепей подавления паразитных гармоник усилителей, формирователей ультракоротких импульсов для сверхширокополосных систем.

Цель исследования: разработка технологии осаждения тонких пленок сегнетоэлектрических твердых растворов титаната-цирконата и титаната-станната бария на диэлектрические подложки и исследование их структурных и электрических свойств для сверхвысокочастотных применений. Задачи работы:

• Изучение физико-химических процессов, протекающих при формировании тонких пленок титанатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария на диэлектрических подложках.

• исследование кристаллических характеристик тонких пленок титанатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария в зависимости от технологических условий осаждения;

• исследование электрофизических свойств полученных сегнетоэлектрических структур на основе титанатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария в широком диапазоне частот с целью создания элементов с перспективными для сверхвысокочастотных применений характеристиками;

• разработка технологии многослойных СВЧ структур на основе сегнетоэлектрических пленок титанатов-цирконатов и титанатов-станнатов бария.

Методы исследования

Решение поставленных в работе задач проводилось путем сочетания теоретических и экспериментальных методов исследования. Теоретические методы исследования, основанные на моделировании физических процессов, происходящих при осаждении пленочных покрытий методом ионно-плазменного распыления (ИПР), позволили определить диапазоны технологических параметров получения СЭ пленок. Экспериментальные методы исследования использовались для выявления детальных взаимосвязей между структурными и электрофизическими характеристиками сегнетоэлектрических пленок в составе слоистой

структуры и технологическими условиями их получения.

Научные положения, выносимые на защиту:

• При осаждении пленок титаната-станната и титаната-цирконата бария на

подложке из оксида алюминия в температурном диапазоне 800-850 0С на начальном этапе осаждения реализуется островковый механизм роста по Вольмеру-Веберу за счет массопереноса через газовую фазу, что в дальнейшем приводит к формированию ориентированных пленок.

• Формирование твердых растворов титаната-станната и титаната-цирконата бария на подложке из оксида алюминия в чисто кислородной среде затруднено, что связано с наличием на подложке простых оксидов титана. Снижение содержания кислорода в газовой смеси Аг/02 до уровня 25% приводит к формированию твердого раствора, обедненного титаном по сравнению с распыляемой мишенью.

• Высокотемпературный отжиг пленок титаната-цирконата и титаната-станната бария на подложке из оксида алюминия в температурном диапазоне 1100-1150 0С за счет перераспределения титана между кристаллическими фазами позволяет сформировать ориентированные пленки твердых растворов компонентного состава, близкого к составу распыляемой мишени.

• Осаждение пленок твердых растворов титаната-цирконата и титаната-станната бария в газовой среде с содержанием кислорода 25%, в температурном диапазоне 800-850 0С и с последующим высокотемпературным отжигом на воздухе в температурном диапазоне 1100-1150 0С позволяет достичь высокой диэлектрической нелинейности планарных емкостных структур на их основе.

Научная новизна работы определяется следующими результатами, полученными впервые:

1. Разработана оригинальная модель зарождения многокомпонентных сегнетоэлектрических пленок твердых растворов титаната-станната и титаната-цирконата бария на диэлектрических подложках оксида алюминия. Впервые определены температурные границы, разделяющие механизм поверхностной диффузии распыленных атомов до встраивания в структуру перовскита от диффузии через газовую фазу на начальном этапе осаждения пленок.

2. Впервые показано, что формирование твердых растворов титаната-станната и титаната-цирконата бария с замещением позиции титана в ячейке перовскита на диэлектрических подложках в чисто кислородной среде затруднено. Увеличение содержания аргона в рабочем газе приводит к подавлению процесса образования простых оксидов титана, что обеспечивают формирование твердого раствора.

3. Впервые показано, что в процессе высокотемпературного отжига исследуемых пленок происходит перераспределение титана между вторичными фазами ТО и BaZrO/BaSnO с образованием твердых растворов титаната-станната и титаната-цирконата бария. Для пленок, осажденных в газовой среде с пониженным содержанием кислорода, отжиг приводит к формированию твердого раствора с компонентным составом, близким к составу распыляемой мишени, и к существенному улучшению качества кристаллической решетки исследуемых покрытий.

4. Исследование зависимости структурных свойств пленок от температуры постростовой обработки показывает, что пленки, отожженные при температурах 1100 - 1200 0С, представляют собой хорошо сформированный кристаллический твердый раствор без признаков включений вторичных фаз, что, в свою очередь, сказывается на электрофизических свойствах материалов.

5. Впервые предложен метод структурирования многокомпонентных сегнетоэлектрических пленок твердых растворов титаната-станната и титаната-цирконата бария с использованием высокотемпературного отжига, позволяющий сформировать плотную, однородную кристаллическую структуру, свободную от дефектов как в анионной, так и в катионной подсистемах. Изменение емкости многослойных СЭ структур более чем в шесть раз при приложении управляющего напряжения достигнуто впервые и является рекордным значением для СЭ СВЧ устройств.

Практическая значимость диссертационной работы

Предложенная в работе методика исследования начальных стадий роста пленок титаната-станната и титаната-цирконата бария может быть использована при разработке технологий осаждения широкого спектра пленочных твердых растворов на подложки СВЧ электроники.

Созданная в рамках работы технология многослойных структур на основе сегнетоэлектрических пленок титаната-станната и титаната-цирконата бария способна обеспечить разработку новых классов перестраиваемых СЭ СВЧ устройств: управляемых направленных ответвителей и делителей мощности, фазовращателей для нового поколения антенн с электронным сканированием луча, цепей подавления паразитных гармоник усилителей, формирователей ультракоротких импульсов для сверхширокополосных систем.

Результаты работы были получены в ходе реализации исследовательского проекта, поддержанного РФФИ - 19-37-90055 «Многослойные структуры на основе сегнетоэлектрических пленок цирконатов-титанатов и станнатов-титанатов бария для

сверхвысокочастотных применений».

Основные результаты разработок и исследований внедрены в следующих отечественных научных организациях и промышленных предприятиях:

1. Институт химии силикатов им. И. В. Гребенщикова РАН;

2. ООО «Инзарус»;

3. СПбГЭТУ (ЛЭТИ).

Результаты работы используются в учебном процессе СПбГЭТУ «ЛЭТИ» кафедрой Физической электроники и технологии.

Апробация работы

Результаты, изложенные в работе, докладывались и обсуждались на Российских и международных научных конференциях:

1. Всероссийская конференция «Электроника и микроэлектроника СВЧ», Санкт-Петербург, 2017-2022 гг.

2. Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков, 2017 и 2021 гг., Екатеринбург, Россия.

3. 14 Russia/SIC/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF-2018) 14-18 may 2018 SPb, Russia.

4. ISAF-FMA-AMF-AMEC-PFM Joint Conference 2018, 2019, 2021, 2022

5. European Conference on Applications of Polar Dielectrics, 25 - 28 июня 2018, Moscow, Russia.

6. International Conference on Diamond and Carbon Materials 2019, 2021

7. IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering (EIConRus) January 27 - 30, 2020 Moscow and St. Petersburg, Russia.

8. Electroceramics XVII, 24-28 August 2020, Darmstadt, Germany.

9. 18 International conference on thin films & 18 Joint vacuum conference ICTF-JVC 2020, November 22-26, 2020, Budapest, Hungary.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 27 научных работ: из них 8 в журналах, индексируемых в SCOPUS и WoS, 1 статья в журнале, рекомендованном ВАК, 18 статей, опубликованных в других изданиях и материалах конференций, получен отечественный патент на способ получения сегнетоэлектрических пленок и зарегистрирована программа для ЭВМ.

Достоверность материалов диссертационной работы

Достоверность полученных результатов подтверждается корректностью постановки задачи, не противоречащей известным теоретическим представлениям, результатами экспериментальных исследований и апробацией в опубликованных статьях, а также выступлениями на международных и отечественных конференциях.

10

Предложенные физические модели исследованных явлений адекватно описывают полученные экспериментальные результаты. Экспериментальные исследования физических свойств СЭ слоев и электрических характеристик емкостных структур на их основе проведены с точностью, исключающей неоднозначные, допускающие некорректную интерпретацию результаты. Исследования электрофизических параметров пленок BSnT и BZT в емкостных структурах проведены для пленок разных составов и толщин. Степень сходимости теоретически полученных модельных результатов с экспериментально полученными данными не ниже 10%.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка использованной литературы. Она содержит 133 страниц машинописного текста, включает 91 рисунок и 21 таблицу. Список литературы насчитывает 110 наименований.

Глава 1. СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ТОНКОПЛЕНОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СВЧ ПРИМЕНЕНИЙ

С 1950-ых годов на фоне применений объемных сегнетокерамических материалов, начинает развиваться и неуклонно возрастать тенденция к использованию пленочных структур. Помимо очевидных преимуществ, таких как меньший размер, меньший вес и более легкая встраиваемость в интегральные схемы (ИС), сегнетоэлектрические пленки обеспечивают дополнительные преимущества, включая более низкое рабочее напряжение, более высокое быстродействие и способность создавать уникальные микроуровневые структуры. Не менее важным, но не столь очевидным, является тот факт, что многие материалы, которые трудно изготовить в качестве плотной объемной керамики, относительно легко производить в виде пленок. Кроме того, температуры формирования пленок обычно на сотни градусов по Цельсию ниже, чем у объемных материалов, и это часто может быть решающим фактором в успешном проектировании и применении.

На начальных этапах развития сегнетоэлектрические пленки получали на диэлектрических подложках методом седиментации с последующей термообработкой [6]. Вскоре метод осаждения пленок из газовой фазы стал более востребован ввиду сохранения исходной стехиометрии материала, уменьшения структурных дефектов, а также улучшения адгезии. На смену методам высокотемпературного спекания пришли такие более технологичные методы как газоплазменное нанесение пленок (получение толстых пленок, высокая скорость роста) [7] и метод термического вакуумного испарения [8], с точки зрения возможности управления толщиной и характеристиками выращиваемого слоя. Последующее использование катодного распыления позволило добиться высокой равномерности пленки с лучшей адгезией и меньшей концентрацией дефектов [9].

С 1980-ых годов использовались различные методы получения тонких СЭ пленок: магнетронное ВЧ распыление [10,11], импульсное лазерное осаждение (с англ. Pulsed Laser Deposition, сокр. PLD) [12-14], химическое осаждение из газовой фазы (с англ. Chemical vapor deposition, CVD) [15,16], золь-гель (с англ. sol-gel) [17] и др. Сегнетоэлектрические пленки стали использоваться в качестве конденсаторов [18], внедряемых в ИС (интегральные схемы), в компьютерной памяти DRAM [19,20] и в других применениях.

Сегнетоэлектрические материалы в современных сверхвысокочастотных устройствах находят свое применение виду своих нелинейных свойств в параэлектрическом состоянии (зависимость диэлектрической проницаемости от приложенного внешнего электрического поля или температуры) в различных локационных комплексах, модулях связи, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн, калориметрических и накопительных (электрический

заряд) приложениях [21-24].

Как уже было сказано, наиболее исследованными СЭ-материалами для СВЧ-приложений являются твердые растворы титанатов бария и стронция BaxSrl-xTiOз (BST). Тем не менее, температурные, релаксационные свойства данных твёрдых растворов ограничивают спектр из возможного применения. Альтернативными материалами, нивелирующих недостатки BST, могут быть твердые растворы титаната-станната и титаната-цирконата бария в тонкопленочном исполнении, осажденные на диэлектрические подложки.

1.1. Исследование начальных стадий роста сегнетоэлектрических пленок

Исследования начальных стадии роста пленки являются источником важной информации, необходимой для понимания физики формирования сплошных пленок из газовой фазы. Хорошо известно, что свойства тонких пленок (размеры кристаллитов, образование дефектов, стехиометрия состава пленки и наличие включений вторичных фаз) в существенной мере зависят от тех условий, при которых осуществляются зарождение пленки на подложке и начальные этапы ее роста. Знание технологических условий, в которых преобладает конкретный механизм массопереноса, при котором реализуется тот или иной механизм роста островков новой фазы, позволяет управлять структурой растущей пленки, а именно: размером кристаллитов, морфологией поверхности, фазовым составом.

Среди современных публикаций по СЭ тонким пленкам ряд работ традиционно посвящен исследованию фазовых переходов в сегнетоэлектрических материалах [7,8]. С точки зрения изучения начальных стадий роста СЭ пленок интерес представляет работа [9], где исследуется влияние послойного и островкового механизмов роста на деформацию элементарных ячеек и свойства BST пленок различной толщины на подложках оксида магния. Следует отметить отсутствие в отечественной литературе исследований, посвященных росту тонких пленок BZT и BSnT.

Вопросы зарождения пленок титаната бария ВаТО3 (BTO), полученных методом ВЧ магнетронного распыления, толщиной порядка 5 нм на родственной подложке титаната стронция, легированного ниобием, рассмотрены в работе [25]. Послойный механизм роста ВТО пленок реализуется при температуре подложки 600°С. При более высоких температурах наблюдался трехмерный рост островков на начальном этапе формирования пленки.

В литературе отсутствуют подробные исследования механизмов роста многокомпонентных сегнетоэлектрических пленок BZT и BSnT на структурно несогласованных диэлектрических подложках. В ряде статей [26,27] исследуются структурные свойства получаемых пленок без описания начальных стадий формирования, т.е. объектом

исследований являются покрытия значительной толщины (от нескольких сотен нанометров). В некоторых случаях значительное внимание уделяется только исследованию электрических свойств элементов на основе полученных пленок [28]. Зачастую анализируется морфология поверхности покрытий без упоминания о начальных механизмах зарождения [27].

Первичные стадии роста многокомпонентных пленок BSnT и BZT на диэлектрических подложках ранее исследованы не были.

1.2. Влияние технологических параметров на свойства оксидных СЭ пленок

Современные исследования сегнетоэлектриков BZT и BSnT проводятся, в подавляющем большинстве, для объемных керамических материалов; керамические твердые растворы BZT и BSnT предлагается использовать в качестве базовых элементов в устройствах памяти, многослойных керамических конденсаторах, в охлаждающих устройствах на базе электрокалорического эффекта, в области оптоэлектронных устройств в качестве термисторов с положительным температурным коэффициентом сопротивления [29-48]. Особое внимание уделяется процессу синтеза порошков и измерению электрических параметров (диэлектрическая постоянная, сегнетоэлектрический гистерезис). Для изменения и улучшения свойств подобных материалов в работах [29-32, 34, 37, 38] предлагается внедрение различных добавок (Мп, Ег, La, Y, Ей), обладающих различными химическими свойствами. Отдельно стоит отметить работы [33, 40-44], в которых исследуются двойные и тройные твердые растворы на базе BZT, BSnT, BST, BiFe0з и ВаСа^Оэ. В частности, композиты на базе BZT-BiFe0з керамик проявляют мультиферроидные свойства [41, 43]; исследования композитов BZT-BaCaTi0з [42,44] различных составов позволяют добиться значительного электрокалорического эффекта (ДT ~0.4-0.5 К) в температурном диапазоне 80-140°С. В [48] сообщается о высокой диэлектрической проницаемости (е~12000) керамики BSnT и низких потерях ~ 1%) при комнатной температуре на частоте 1 кГц (рисунок 1.1).

Temperature ("С)

Рисунок 1.1 - Температурная зависимость диэлектрической проницаемости для образцов на

различной частоте [48].

Несравненно меньшее количество публикаций затрагивает исследование тонких сегнетоэлектрических пленок BZT и BSnT (значительно сдвинутых по составу в сторону чистого титаната бария) [49-54].

1.2.1 Тонкие пленки титаната-цирконата бария

В работе [49] исследуется электрокалорический эффект в пленках BaZrxTil-xOз (х=0^0.3), полученных PLD методом в кислородной атмосфере при температуре подложки 800°С. Сообщается о переключении ДТ ~ 0.3К в температурном диапазоне 100-150°С для пленки состава х=0.2 при ДЕ=170 кВ/см. Структурные и электрические свойства тонких пленок BaZrxTil-xOз (х=0^0.2), полученных золь-гель методом, исследуются в [50]. Во всем исследованном диапазоне концентраций и температур образуется бездефектная перовскитная структура с гладкой поверхностью (максимум шероховатости в несколько нанометров). Измерения диэлектрической проницаемости в частотном диапазоне 50кГц ^ 1МГц показали изменение 8 от 11500 при 50 кГц до 4 при 1 МГц для состава х=0.2 (рисунок 1.2). Исследованию сегнетоэлектрических свойств (петли СЭ гистерезиса, стабильности переключения, в) конденсаторов на основе тонких пленок BaZr0.35Ti0.65O3 в широком диапазоне рабочих температур Т= -90^200°С посвящена работа [51].

В работе [52] получена поликристаллическая пленка с множеством разориентированых относительно плоскости подложки фаз состава BaZr0.2Ti0.8O3 с толщиной порядка 200 нм. Низкая температура подложки (600°С) в процессе магнетронного осаждения покрытия из различных мишеней не позволила сформировать преимущественно ориентированную пленку. Электрические измерения в данной работе не проводились.

Исследованию пленок BaZrxTil-xOз во всем диапазоне компонентного состава от чистого ВаТЮ3 до чистого BaZrOз (от 0 до 1 по параметру х с шагом 0.1) посвящена работа [53]. В

качестве подложки использовался (100) SrTi03 для возможности дальнейшего эпитаксиального роста. Исследование методом Рамановской спектроскопии приведены на рисунке 1.3 для пленок BZT.

12000

100 1000 Frequency (kHz]

Рисунок 1.2 - Диэлектрическая проницаемость образцов BZT в зависимости от частоты [50].

Raman shift (cm )

Рисунок 1.3 - Рамановская спектроскопия образцов BZT и подложки STO (черным цветом)

[53].

В работе [54] отражено влияние температуры на структурные и электрические свойства тонких пленок состава BaZr0.2Ti0.8O3. Так при температуре 750°C BZT пленка преимущественно ориентирована в направлении (110) (рисунок 1.4) и обладает низкими потерями (tg5 < 0.01 при частоте 100 кГц) и управляемостью 3.34 при E = 400 кВ/см (рисунок 1.5).

При с помощью метода магнетронного ВЧ распыления в работах [55-57] были получены конденсаторные структуры. В работах [55,56] пленки осаждались на диэлектрические

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Сапего Евгений Николаевич, 2022 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Мальцев П., Шахнович И. СВЧ-технологии-основа электроники будущего тенденции и рынки //Электроника: наука, технология, бизнес. - 2015. - №. 8. - С. 72-85.

2. Gevorgian S. Ferroelectrics in microwave devices, circuits and systems: physics, modeling, fabrication and measurements. - Springer Science & Business Media, 2009.

3. Vendik O. G. Ferroelectric materials in microwave technology //Ferroelectric Materials in Microwave Technology. - 1979.

4. Вендик О. Г. Сегнетоэлектрики находят свою «нишу» среди управляющих устройств СВЧ //Физика твердого тела. - 2009. - Т. 51. - №. 7. - С. 1441-1446.

5. Cole M. W. Temperature stabilization of BST thin films: a critical review //Ferroelectrics.

- 2014. - T. 470. - №. 1. - C. 67-89.

6. Вербицкая Т.Н., Соколова Л.С., Исследование электрических свойств тонкопленочных варикондов. - Электронная техника. Радиодетали. -1968. - Сер. 8. №. 1. - С. 41.

7. Harris D. H. Ferrite/Dielectric High Power Phase Shifter Development. Part IV. Arc-Plasma Spray Fabrication and Material Studies. - MONSANTO RESEARCH CORP DAYTON OH DAYTON LAB, 1973.

8. Feldman C. Formation of thin films of BaTiO3 by evaporation //Review of Scientific Instruments. - 1955. - T. 26. - №. 5. - C. 463-466.

9. Pennebaker W. B. RF sputtered strontium titanate films //IBM Journal of Research and Development. - 1969. - T. 13. - №. 6. - C. 686-695.

10. Krupanidhi S. B. et al. RF magnetron sputtering of ferroelectric PZT films //Ferroelectrics.

- 1983. - T. 51. - №. 1. - C. 93-98.

11. Adachi H., Wasa K. Basic thin film process for perovskite ferroelectric materials //MRS Online Proceedings Library (OPL). - 1990. - T. 200.

12. Ramesh R. et al. Epitaxial growth of ferroelectric bismuth titanate thin films by pulsed laser deposition //Applied physics letters. - 1990. - T. 57. - №. 15. - C. 1505-1507

13. Nawathey R. et al. Pulsed laser deposition of barium titanate films on silicon //Solid state communications. - 1989. - T. 71. - №. 1. - C. 9-12.

14. Lee J. et al. PZT thin films by laser ablation //[Proceedings] 1990 IEEE 7th International Symposium on Applications of Ferroelectrics. - IEEE, 1990. - C. 722-725.

15. Okuyama M., Hamakawa Y. Preparation and basic properties of PbTiO3 ferroelectric thin films and their device applications //Ferroelectrics. - 1985. - T. 63. - №. 1. - C. 243-252.

16. Yoon S. G., Kim H. G. Chemical vapor deposition of thin films of ferroelectric lead titanate //Ferroelectrics. - 1989. - T. 89. - №. 1. - C. 91-97.

17. Chen C. J., Xu Y., Mackenzie J. D. Ferroelectric coatings by the sol-gel method //Electro-Optical Materials for Switches, Coatings, Sensor Optics, and Detectors. - SPIE, 1990. -T. 1307. - C. 143-153.

18. Tummala R. R. et al. High density packaging in 2010 and beyond //Proceedings of the 4th International Symposium on Electronic Materials and Packaging, 2002. - IEEE, 2002. -C. 30-36.

19. Paz De Araujo C. A. et al. Ferroelectric memories //Ferroelectrics. - 1990. - T. 104. - №. 1. - C. 241-256.

20. Parker L. K. H. et al. Applicability of ferroelectrics as the capacitor dielectric for ULSI one-transistor DRAM cells : дис. - 1988.

21. Gulwade D. Lead-Free Ferroelectrics: Barium Titanate Based Ceramics: Past, Present, and Future //Advances in Nanostructured Materials. - 2022. - C. 359-379.

22. Tagantsev A. K. et al. Ferroelectric materials for microwave tunable applications //Journal of electroceramics. - 2003. - T. 11. - №. 1. - C. 5-66.

23. Scott J. F. Applications of modern ferroelectrics //science. - 2007. - T. 315. - №. 5814. -C. 954-959.

24. Тумаркин А. В., Альмяшев В.И., Разумов C.B., Гайдуков М.М., Гагарин А.Г., Алтынников А.Г., Козырев А.Б. Структурные свойства пленочного титаната бария-стронция в зависимости от технологических условий роста пленок //Физика твердого тела. - 2015. - Т. 57. - №. 3. - С. 540.

25. Ambriz-Vargas F. et al. Nucleation and growth of ultrathin BaTiO3 films on single terminated Nb:SrTiO3 (100) substrates for ferroelectric tunnel junctions //Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. - 2016. - T. 34. - №. 2. - C. 02M101.

26. Luo C. et al. Effect of electric field on the dielectric properties of the Barium Strontium Titanate film //Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - T. 687. - C. 458-462.

27. Kim J. W. et al. Reactive sputtering process and properties of Ba(ZrxTi1-x)O3 films for high frequency applications //2015 Joint IEEE International Symposium on the Applications of Ferroelectric (ISAF), International Symposium on Integrated Functionalities (ISIF), and Piezoelectric Force Microscopy Workshop (PFM). - IEEE, 2015. - C. 48-51.

28. Luo C. et al. Effect of electric field on the dielectric properties of the Barium Strontium Titanate film //Journal of Alloys and Compounds. - 2016. - T. 687. - C. 458-462.

29. Sangwan K. M. et al. Influence of Mn doping on electrical conductivity of lead free BaZrTiO3 perovskite ceramic //Ceramics international. - 2018. - T. 44. - №. 9. - C. 10315-10321.

30. Sangwan K. M. et al. Structural, dielectric and ferroelectric study of BaZrMnTiO3 //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing LLC, 2018. - T. 1953. - №. 1. - C. 030090.

31. Shao L. et al. Enhanced electromechanical response and piezoelectric properties in lead-free erbium-modified Ba(Zr,Ti)O3 piezoceramics //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 8. - C. 9915-9922.

32. Jin L. et al. High electrostrictive effect in La3+-doped Ba(Zr0.2Ti0.8)O3 lead-free ferroelectrics //Journal of Alloys and Compounds. - 2019. - T. 776. - C. 599-605.

33. Patel S. et al. Pyroelectric and impedance studies of the 0.5Ba(Zr0.2Ti0.8)03 -0.5(Ba0.7Sr0.3)Ti03 ceramics //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 17. - C. 21976-21981.

34. Thammada W., Suewattana M. First-principle study of local and electronic structures of yttrium-doped Ba(ZrxTi1-x)O3 //Applied Physics A. - 2018. - T. 124. - №. 9. - C. 1-9.

35. Mondal T. et al. Dielectric relaxation and study of electrical conduction mechanism in BaZr0.1Ti0.9O3 ceramics by correlated barrier hopping model //Materials Science-Poland.

- 2018. - T. 36. - №. 1. - C. 112-122.

36. Qian J. et al. High electrocaloric cooling power of relaxor ferroelectric BaZrxTi(1-x)O3 ceramics within broad temperature range //Science Bulletin. - 2018. - T. 63. - №. 6. - C. 356-361.

37. Kumar R. et al. Combined effect of oxygen annealing and La-doping in broadening the phase transition of Ba(Zr0.2Ti0.8)O3 ceramics //Journal of Alloys and Compounds. - 2018.

- T. 737. - C. 561-567.

38. Bhargavi G. N. et al. Influence of Eu doping on the structural, electrical and optical behavior of barium zirconium titanate ceramic //Ceramics International. - 2018. - T. 44.

- №. 2. - C. 1817-1825.

39. Jian X. D. et al. Direct Measurement of Large Electrocaloric Effect in Ba(ZrxTi(1-x))O3 Ceramics //ACS applied materials & interfaces. - 2018. - T. 10. - №. 5. - C. 4801-4807.

40. Jarupoom P. et al. High magnetic and ferroelectric properties of BZT-LSM multiferroic composites at room temperature //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 8. - C. 8768-8776.

41. Guan S. et al. Microstructure, piezoelectric, and ferroelectric properties of BZT-modified BiFeO3-BaTiO3 Multiferroic Ceramics with MnO2 and CuO Addition //Journal of Electronic Materials. - 2018. - T. 47. - №. 5. - C. 2625-2633.

42. Dupuy A. D. et al. Effect of phase homogeneity and grain size on ferroelectric properties of 0.5Ba(Zro.2Tio.8)O3-0.5(Bao.7Cao.3)TiO3lead-free ceramics //Scripta Materialia. - 2019.

- T. 159. - C. 13-17.

43. Fu D. et al. Large and temperature-insensitive piezoelectric strain in xBiFeO3-(1-x)Ba(Zro.o5Tio.95)O3 lead-free piezoelectric ceramics //Journal of Materials Science. -2019. - T. 54. - №. 2. - C. 1153-1161.

44. Lu S. et al. Electrocaloric effect in lead-free 0.5Ba(Zro.2Tio.8)O3-0.5(Bao.7Cao.3)TiO3 ceramic measured by direct and indirect methods //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 17. - C. 21950-21955.

45. Li J. et al. Large electrocaloric effect obtained in Ba(SnxTi1-x)O3 lead-free ceramics using direct and indirect measurements //Journal of Advanced Dielectrics. - 2018. - T. 8. - №. 05. - C. 1850038.

46. Jin L. et al. A strategy for obtaining high electrostrictive properties and its application in barium stannate titanate lead-free ferroelectrics //Ceramics International. - 2018. - T. 44.

- №. 17. - C. 21816-21824.

47. Srikanth K., Patel S., Vaish R. Pyroelectric performance of BaTi(1-x)SnxO3 ceramics //International Journal of Applied Ceramic Technology. - 2018. - T. 15. - №. 2. - C. 546553.

48. Li L. et al. Novel tin-doped BaTiO3 ceramics with non-reducibility and colossal dielectric constant //Materials Letters. - 2018. - T. 220. - C. 119-121.

49. Engelhardt S. et al. BaZrxTi(1-x)O3 epitaxial thin films for electrocaloric investigations //Energy Technology. - 2018. - T. 6. - №. 8. - C. 1526-1534.

50. Kheyrdan A. et al. Structural, electrical, and optical properties of sol-gel-derived zirconium-doped barium titanate thin films on transparent conductive substrates //Journal of Sol-Gel Science and Technology. - 2018. - T. 86. - №. 1. - C. 141-150.

51. Liang Z. et al. High-performance BaZr0.35Ti0.65O3 thin film capacitors with ultrahigh energy storage density and excellent thermal stability //Journal of Materials Chemistry A.

- 2018. - T. 6. - №. 26. - C. 12291-12297.

52. Suchaneck G. et al. Vacuum-ultraviolet ellipsometry spectra and optical properties of Ba(Zr,Ti)O3 films //Thin Solid Films. - 2017. - T. 621. - C. 58-62.

53. Ventura J. et al. Discrimination of polar order extent in BaZrxTi1-xO3 epitaxial thin films by Raman spectroscopy //Applied Surface Science. - 2017. - T. 424. - C. 374-377.

54. Zhang J. et al. Effect of substrate temperature on structural and electrical properties of BaZr0.2Ti0.8O3 lead-free thin films by pulsed laser deposition //Ceramics International. -2016. - T. 42. - №. 11. - C. 13262-13267.

55. Xu J., Menesklou W., Ivers-Tiffée E. Investigation of BZT thin films for tunable microwave applications //Journal of the European Ceramic Society. - 2005. - T. 25. - №. 12. - С. 2289-2293.

56. Jinwoong K. et al. Ba(ZrxTi1-x)O3 thin films for tunable microwave applications //Ceramics International. - 2015. - T. 41. - C. S323-S330.

57. Wang B. et al. Effects of oxygen to argon ratio on Ba (Zr0.2Ti0.8)03 thin films prepared by RF magnetron sputtering //Journal of Materials Science: Materials in Electronics. -2009. - T. 20. - №. 7. - C. 614-618.

58. Wu M. et al. Thickness dependence of microstructure, dielectric and leakage properties of BaSn0.15Ti0.85O3 thin films //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 10. - C. 1146611471.

59. Wu M. et al. Influence of oxygen pressure on microstructure and dielectric properties of lead-free BaTi0.85Sn0.15O3 thin films prepared by pulsed laser deposition //Ceramics International. - 2016. - T. 42. - №. 14. - C. 15793-15797.

60. Song S. et al. The effect of stress on the dielectric and tunable properties of barium stannate titanate thin films //Applied Physics Letters. - 2009. - T. 94. - №. 5. - C. 052902.

61. Wu M. et al. Effect of sputtering pressure on structural and dielectric tunable properties of BaTi0.85Sn0.15O3 thin films grown by magnetron sputtering //Ceramics International. -2018. - T. 44. - №. 9. - C. 10236-10240.

62. Zhu G. S. et al. Study on the influence of powder size on the properties of BTS/ITO thin film by RF sputtering from powder target //Materials Letters. - 2017. - T. 194. - C. 9093.

63. Тумаркин A.B., Разумов C.B., Вольпяс В.А., Гагарин А.Г., Одинец A.A., Злыгостов М.В., Сапего E.H. Термостабильные сегнетоэлектрические конденсаторы на основе градиентных пленок титаната бария-стронция //Журнал технической физики. -2017. - Т. 87. - №. 10. - С. 1585-1591.

64. Geiser J., Blankenburg S. Monte Carlo Simulations of Elastic Scattering with Applications to DC and High Power Pulsed Magnetron Sputtering for Ti3SiC2 //Communications in Computational Physics. - 2012. - T. 11. - №. 5. - C. 1618-1642.

65. Kozâk T., Vlcek J. A parametric model for reactive high-power impulse magnetron sputtering of films //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2015. - T. 49. - №. 5. - C. 055202.

66. Hassan M. A. et al. Monte Carlo simulation model for magnetron sputtering deposition //Advanced Materials Research. - Trans Tech Publications Ltd, 2015. - T. 1105. - C. 6973.

67. Nita F., Mastail C., Abadias G. Three-dimensional kinetic Monte Carlo simulations of cubic transition metal nitride thin film growth //Physical Review B. - 2016. - T. 93. - №. 6. - C. 064107.

68. Тумаркин A.B., Вольпяс B.A., Одинец A.A., Злыгостов М.В., Сапего Е.Н. Варьирование состава сегнетоэлектрических пленок при ионно-плазменном распылении: эксперимент и моделирование //Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2018. - Т. 82. - №. 3. - С. 395-401.

69. Тумаркин А.В., Вольпяс В.А., Злыгостов М.В., Одинец А.А., Сапего Е.Н. Варьирование состава сегнетоэлектрических пленок при ионно-плазменном распылении: эксперимент и моделирование //Известия Российской академии наук. Серия физическая. - 2018. - Т. 82. - №. 3. - С. 395-401.

70. Afrosimov V. V. et al. Evidence of multiphase nucleation in perovskite film growth on MgO substrate from medium energy ion scattering analysis: Example of YBaCuO and (Ba, Sr)TiO3 //Thin Solid Films. - 2005. - T. 492. - №. 1-2. - C. 146-152.

71. Тумаркин A.B., Серенков ИТ, Сахаров В.И., Разумов С.В., Одинец А.А., Злыгостов М.В., Сапего Е.Н., Афросимов В.В. Начальные стадии роста пленок титаната бария-стронция на подложке полуизолирующего карбида кремния //Физика твердого тела.

- 2017. - Т. 59. - №. 12. - С. 2352-2357.

72. Кукушкин С.А., Слезов В.В. Дисперсные системы на поверхности твердых тел. Механизмы образования тонких пленок (эволюционный подход) //Наука, СПб. -1996. - С. 304.

73. Kukushkin S. A., Osipov A. V. Evolution of phase composition and associated properties in the process of growth of thin films //Journal of applied physics. - 1999. - T. 86. - №. 3. - C. 1370-1376.

74. Kukushkin S. A., Osipov A. V. Thin-film condensation processes //Physics-Uspekhi. -1998. - T. 41. - №. 10. - C. 983.

75. Tumarkin A. V. et al. Influence of the substrate temperature on the initial stages of growth of barium strontium titanate films on sapphire //Physics of the Solid State. - 2016. - T. 58.

- №. 2. - C. 364-369.

76. Одинец A.A., Тумаркин A.B., Злыгостов M.B., Сапего Е.Н. Одинец А. А. и др. Проектирование эпитаксиального роста сегнетоэлектриков на несогласованных подложках //Электроника и микроэлектроника СВЧ. - 2017. - Т. 1. - С. 449-452.

77. Narayan J., Larson B. C. Domain epitaxy: A unified paradigm for thin film growth //Journal of Applied Physics. - 2003. - T. 93. - №. 1. - C. 278-285.

78. Krishnaprasad P. S. et al. Domain matched epitaxial growth of (111) Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films on (0001) Al2O3 with ZnO buffer layer //Journal of Applied Physics. - 2015. - T. 117. - №. 12. - C. 124102.

79. Choudhury P. R., Krupanidhi S. B. Studies on strontium titanate/barium zirconate superlattices //Solid state communications. - 2007. - T. 143. - №. 4-5. - C. 223-227.

80. Friman J. Molecular dynamics simulations of proton diffusion in yttrium doped barium zirconate : дис. - 2013.

81. Одинец A.A., Тумаркин A.B., Сапего Е.Н., Злыгостов М.В. Проектирование эиитаксиального роста титанатацирконата бария и титаната-станната бария на подложке карбида кремния //Электроника и микроэлектроника СВЧ. - 2018. - Т. 1. - С. 720-724.

82. Tumarkin A., Gagarin A., Odinets A., Zlygostov M., Sapego E., Kotelnikov I. Structural and microwave characterization of BaSrTiO3 thin films deposited on semi-insulating silicon carbide // //Japanese Journal of Applied Physics. - 2018. - T. 57. - №. 11S. - C. 11UE02.

83. Тумаркин A.B., Злыгостов M.B., Гагарин А.Г., Сапего Е.Н. Сегнетоэлектрические пленки титаната-цирконата бария на сапфировых подложках //Письма в ЖТФ. -2018. - Т. 44. - №. 23.

84. Samsonov G. V. The oxide handbook. - Springer Science & Business Media, 2013.

85. Tumarkin A. V. et al. Planar Capacitive Structures Based on Ferroelectric Barium Titanate-Stannate Films on Sapphire for Microwave Applications //Technical Physics Letters. - 2019. - T. 45. - №. 7. - C. 639-642.

86. Rout S. K. Phase Formation and Dielectric Studies of Some BaO-TiO2-ZrO2 Based Perovskite System : дис. - National Institute of Technology, Rourkela, 2006.

87. Тумаркин A.B., Злыгостов M.B., Гагарин А.Г., Алтынников А.Г., Сапего Е.Н. Планарные емкостные структуры на основе сегнетоэлектрических пленок титаната-станната бария на сапфире для сверхвысокочастотных применений //Письма в Журнал технической физики. - 2019. - Т. 45. - №. 13. - С. 3-6.

88. Tumarkin A. et al. Enhanced Tunability of BaTixSrn-xO3 Films on Dielectric Substrate //Applied Sciences. - 2021. - T. 11. - №. 16. - C. 7367.

89. Тумаркин А. В., Сапего E. H., Гагарин А. Г. Новые сегнетоэлектрические твердые растворы для СВЧ применений //Электроника и микроэлектроника СВЧ. - 2021. - Т. 1. - С. 623-627.

90. Тумаркин А. В. и др. Электрически управляемые структуры на основе твердых растворов BaZrxTi1-xO3 и BaSnxTi1-xO3 для СВЧ-применений //Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. - 2022. - Т. 25. - №. 2. - С. 74-81.

91. Zhao C., Huang Y., Wu J. Multifunctional barium titanate ceramics via chemical modification tuning phase structure //InfoMat. - 2020. - T. 2. - №. 6. - C. 1163-1190.

92. Huang Y. et al. Highly tunable multifunctional BaTiO3-based ferroelectrics via site selective doping strategy //Acta Materialia. - 2021. - T. 209. - C. 116792.

93. Chen S. et al. Pulsed laser deposition BTS thin films: The role of substrate temperature //Ceramics International. - 2016. - T. 42. - №. 8. - C. 9341-9346.

94. Ihlefeld J. F., Borland W. J., Maria J. P. Synthesis and properties of barium titanate stannate thin films by chemical solution deposition //Journal of materials science. - 2008. - T. 43.

- №. 12. - C. 4264-4270.

95. Gao L. et al. Crystal orientation dependence of the out-of-plane dielectric properties for barium stannate titanate thin films //Materials Chemistry and Physics. - 2010. - T. 124. -№. 1. - C. 192-195.

96. Yoon K. H., Park J. H., Jang J. H. Solution deposition processing and electrical properties of Ba(Ti1-xSnx)O3 thin films //Journal of materials research. - 1999. - T. 14. - №. 7. - C. 2933-2939.

97. Huang H. H. et al. Effect of deposition parameters on the growth rate and dielectric properties of the Ba(Ti1-xSnx)O3 thin films prepared by radio frequency magnetron sputtering //Journal of the European Ceramic Society. - 2006. - T. 26. - №. 15. - C. 32113219.

98. Song S. N., Zhai J. W., Yao X. Dielectric and microwave properties of Ba(Sn0.15Ti0.85)O3 thin films //Materials Letters. - 2008. - T. 62. - №. 8-9. - C. 1173-1175.

99. Kuo Y. F., Tseng T. Y. Ba(Ti0.8Sn0.2)O3 Thin Films Prepared by Radio-Frequency Magnetron Sputtering for Dynamic Random Access Memory Applications //Electrochemical and solid-state letters. - 1999. - T. 2. - №. 5. - C. 236.

100. Jie W. J. et al. Enhanced dielectric characteristics of preferential (1 1 1)-oriented BZT thin films by manganese doping //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2007. - T. 40.

- №. 9. - C. 2854.

101. Zhai J. et al. Dielectric nonlinear characteristics of Ba(Zr0.35Ti0.65)O3 thin films grown by a sol-gel process //Applied physics letters. - 2004. - T. 84. - №. 16. - C. 3136-3138.

102. Zhang W. et al. Dielectric properties and high tunability of (1 0 0)-oriented Ba(Zr0.2Ti0.8)O3 thin films prepared by pulsed laser deposition //Scripta materialia. - 2006.

- T. 54. - №. 2. - C. 197-200.

103. Tang X. G. et al. Effect of CaRuO3 interlayer on the dielectric properties of Ba(Zr,Ti)O3 thin films prepared by pulsed laser deposition //Applied physics letters. - 2006. - T. 89. -№. 14. - C. 142911.

104. Tang X. G. et al. Enhanced dielectric properties of highly (100)-oriented Ba(Zr,Ti)O3 thin films grown on La0.7Sr0.3MnO3 bottom layer //Journal of applied physics. - 2006. -T. 100. - №. 11. - C. 114105.

105. Yu S. et al. High tunability in (110)-oriented BaZr0.2Ti0.8O3 (BTZ) lead-free thin films fabricated by pulsed laser deposition //Ceramics International. - 2018. - T. 44. - №. 3. -C. 3005-3008.

106. Chen H. et al. Electrical behavior of BaZr0.1Ti0.9O3 and BaZr0.2Ti0.8O3 thin films //Applied surface science. - 2009. - T. 255. - №. 8. - C. 4585-4589.

107. Ying Z. et al. Fine-grained BaZr0.2Ti0.8O3 thin films for tunable device applications. -2007.

108.Liu M. et al. High epitaxial ferroelectric relaxor Mn-doped Ba(Zr,Ti)O3 thin films on MgO substrates //Journal of Advanced Dielectrics. - 2011. - T. 1. - №. 04. - C. 383-387.

109.Xu J., Menesklou W., Ivers-Tiffee E. Annealing effects on structural and dielectric properties of tunable BZT thin films //Journal of electroceramics. - 2004. - T. 13. - №. 1. - C. 229-233.

110.Тумаркин А. В., Одинец А. А., Сапего E. H. Способ получения сегнетоэлектрических пленок Ba1-xSrxTiO3. - 2019.