Сегнетоэлектрики типа перовскит (BaXSr1-XTiO3) для СВЧ применений: электродинамические свойства и методики измерений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат наук Котельников Игорь Витальевич

• Котельников Игорь Витальевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Котельников Игорь Витальевич

Введение

Глава 1 Основные свойства сегнетоэлектриков и методы измерения их СВЧ параметров

1.1 Сегнетоэлектрики типа перовскит (Бах8г1-хТЮ3) и их основные свойства

1.2 СВЧ сегнетоэлектрические элементы

1.3 Методики измерения СВЧ параметров сегнетоэлектрических материалов и структур на их основе

Выводы к главе 1:

Глава 2 Безэлектродные измерения параметров диэлектриков с использованием квазиоптических открытых резонаторов

2.1 Основные аспекты теории открытого резонатора

2.2 Открытый резонатор, содержащий двухслойную (подложка-плёнка) диэлектрическую структуру

2.3 Результаты измерений однослойных и двухслойных диэлектрических образцов

2.3.1 Результаты измерений однослойных образцов

2.3.2 Результаты измерений двухслойных образцов

Выводы к Главе

Глава 3 Методика измерений и СВЧ параметры сегнетоэлектрических варикондов

3.1 Конструкция измерительного резонатора

3.2 Калибровка устройства, процедура измерений, оценка погрешностей

3.3 СВЧ параметры сегнетоэлектрических варикондов и полупроводниковых

варакторов

2

3.3.1 Вариконды при повышенном уровне СВЧ мощности

3.4 Методика разделения металлических и диэлектрических СВЧ потерь в ёмкостном нелинейном элементе

Выводы к главе 3:

Глава 4 Методика и результаты измерений СВЧ параметров нелинейной керамики

4.1 Методика измерений

4.2 Результаты измерений керамики BaxSr1-xTiÜ3

Выводы к главе 4:

Заключение

Приложения

Список используемой литературы

Введение

Актуальность темы. Спектр сверхвысокочастотных (СВЧ) элементов и устройств на основе диэлектрических материалов чрезвычайно широк: конденсаторы, резонаторы, фильтры, линии задержки, излучатели антенных решёток и др. Как правило, указанные элементы и устройства на основе линейных диэлектриков демонстрируют низкий уровень диссипативных потерь и являются электрически не перестраиваемыми по своим параметрам. Интенсивное развитие электроники предъявляет новые требования к указанным элементам и устройствам. Одним из основных является необходимость создания быстродействующих устройств, обеспечивающих частотно-фазовую перестройку по СВЧ сигналу за счёт приложения управляющих электрических полей. Использование нелинейных диэлектриков, таких как сегнетоэлектрики ^Э), позволяет создание указанных устройств за счёт эффекта изменения диэлектрической постоянной материала под воздействием управляющего электрического поля (в^)). Одним из классов СЭ материалов, заслуживающих особого внимания с точки зрения использования в области СВЧ электроники, являются сегнетоэлектрики типа перовскит, в частности, твёрдые растворы BaxSг1-xTi03 ^БТО). В параэлектрическом состоянии BST0 демонстрирует высокую диэлектрическую проницаемость, нелинейность и сравнительно малые СВЧ потери. Материал используется как в виде плёнок для устройств СВЧ микроэлектроники, так и в виде объёмных (керамических) образцов в устройствах высокой ВЧ-СВЧ мощности. Перспективность использования указанных СЭ композитов на СВЧ определяется отсутствием частотной дисперсии диэлектрической проницаемости вплоть до частот миллиметрового диапазона (~ 100 ГГц) и сохранением нелинейных свойств в области частот ТГц диапазона. Сегнетоэлектрические устройства обладают малой потребляемой мощностью, низким уровнем нелинейных искажений по СВЧ сигналу, низкой стоимостью при массовом производстве, а также повышенной стойкостью к радиационному излучению, что расширяет область их

применения по сравнению с традиционными полупроводниковыми устройствами.

СВЧ свойства плёнок, керамик и устройств на основе BaxSr1-xTiOз сильно зависят от технологии их получения. Исследование влияния режимов технологических операций на СВЧ параметры керамики и плёнок связаны с проблемами улучшения быстродействия СЭ устройств, увеличением их предельных значений по рабочей СВЧ мощности и конструктивными особенностями, что является актуальными научно-техническими задачами. Указанные исследования требуют создания специализированных измерительных методик и устройств, позволяющих определять электродинамические параметры СЭ материалов в различных диапазонах СВЧ.

Методики СВЧ измерений керамических и плёночных линейных диэлектриков имеют долгую историю развития, стандартизованы как в России, так и за рубежом, и широко используются в метрологии элементной базы телекоммуникационных и радиолокационных систем [1-3].

Отличительной чертой измерений параметров нелинейных диэлектриков является необходимость проведения исследований при приложении к материалу электрических полей управления, что предъявляет особые требования к методикам и устройствам измерений. Отметим также необходимость разработки как методик безэлектродных измерений, позволяющих получить информацию о свойствах материала до последующих технологических операций (отжиг, нанесение электродов), так и методик измерений образцов с электродами. Необходимо подчеркнуть отсутствие сертифицированной метрологической базы подобных измерений.

Таким образом, исследования в области определения СВЧ параметров нелинейных диэлектриков и устройств на их основе, так же как и создание соответствующих методик измерений для проведения исследований, являются актуальными научно-техническими задачами, решение которых способствует развитию как традиционных подходов создания радиолокационных и

телекоммуникационных систем, так и таких новых направлений как СВЧ-фотоники и Li-Fi.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Сегнетоэлектрики типа перовскит (BaXSr1-XTiO3) для СВЧ применений: электродинамические свойства и методики измерений»

Цели работы:

Исследование электродинамических свойств СЭ материалов типа перовскит BaxSг1-xTi03 (BST0) и элементов на их основе в СВЧ диапазоне с использованием разработанных методик измерений.

Задачи работы:

• создание методик электродных и безэлектродных измерений СВЧ параметров плёночных и объёмных (керамических) сегнетоэлектрических материалов;

• разработка модели и алгоритма, позволяющих на основе серии измерений определять вклад металлической и диэлектрической составляющих в общие СВЧ потери СЭ элементов при различных напряжений управления;

• измерение СВЧ параметров сегнетоэлектрических плёнок и керамик различного композиционного состава и элементов на их основе. Получение обобщенной картины поведения диэлектрических параметров (в, tg5), управляемости для композитов BST0 и элементов на их основе в широком диапазоне частот (0,1 - 60 ) ГГц;

• исследование влияния технологических операций на СВЧ свойства нелинейных диэлектриков (диэлектрическая проницаемость, управляемость, СВЧ потери, быстродействие);

• исследование нелинейных явлений в СЭ элементах, возникающих под воздействием сигнала СВЧ высокого уровня мощности.

Научная новизна работы :

• разработаны новые и усовершенствованы существующие методики и устройства СВЧ измерений нелинейных диэлектрических материалов и

ёмкостных элементов на их основе для ряда диапазонов частот в интервале (0,1-70) ГГц;

• предложена и экспериментально подтверждена методика разделения СВЧ диэлектрических и металлических потерь в ёмкостных нелинейных элементах на основе анализа зависимостей емкости и диэлектрических потерь от напряжения управления;

• проведены электродинамические расчёты и определены условия при исследовании диэлектрических материалов в резонаторах типа Фабри-Перро, обеспечивающие минимальную погрешность результатов измерений;

• проведены измерения впервые полученных структур BSTO/SiC/Алмаз, которые показали эффективность использования сегнетоэлектрических плёнок на алмазных подложках для увеличения СВЧ рабочей мощности устройств;

• показано влияние технологических операций (кислородный отжиг) на диэлектрические параметры BSTO и явления временной релаксации по в и tg5 при импульсном воздействии E поля;

• получены обобщенные результаты частотных и полевых зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь tg5f Е) и диэлектрической проницаемости вf, Е) BaxSrl-xTiOз в диапазоне частот 100 МГц - 60 ГГц.

Практическая значимость работы:

1. Результаты измерений СВЧ параметров BSTO элементов позволяют разработку различных быстродействующих устройств, обеспечивающих фазово-частотную перестройку по СВЧ сигналу (перестраиваемы фильтры и линии задержки, адаптивные согласующие цепи радиофотонных преобразователей и т. п.)

2. Разработаны методика и устройство, обеспечивающие измерения зависимостей добротности и ёмкости от напряжения управления для

варикондов различных конструкций в диапазоне частот (1 - 6) ГГц. Методика предназначена для проведения СВЧ экспресс измерений сегнетоэлектрических и полупроводниковых варикондов при их серийном выпуске. Методика сертифицирована (Свидетельство МВИ № 18-09 от 12.03.2009) и используется на ряде предприятий в России и за рубежом.

3. Определены режимы, обеспечивающие минимальную величину погрешности безэлектродной методики экспресс измерений диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь однослойных и 2х-слойных структур, включая сегнетоэлектрические плёнки, с использованием открытого резонатора в миллиметровом диапазоне длин волн.

4. Экспериментально подтверждены способы подавления нелинейности СЭ элементов по СВЧ сигналу (как тепловые, так и электродинамические) за счет их конструктивных особенностей и выбора материала подложки. Показано, что использование структур вариконда BSTO/SiC(500 нм)/Алмаз, радикально (более чем на порядок) уменьшает перегрев активной зоны сегнетоэлектрической плёнки при высоких уровнях СВЧ мощности

5. Разработаны методика и устройство измерений на основе анализа много-резонансного отклика керамического образца с возможностью подачи на него высоких управляющих напряжений. Методика позволяет проводить измерения ВЧ-СВЧ свойств нелинейной керамики в частотном диапазоне 100 МГц - 2 ГГц с возможностью подачи напряжения до 15 кВ.

6. Приведены результаты измерений многослойных структур с использованием резонатора типа Фабри-Перро и приведены обобщенные результаты измерений диэлектрических параметров СВЧ керамик LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) различных зарубежных производителей в диапазоне частот (1 МГц - ТГц).

7. Показано, что отжиг сегнетокерамики в кислородной среде перед нанесением электродов, приводит к подавлению медленных релаксационных явлений при импульсном E-полевом воздействии, что позволяет создание

быстродействующих СВЧ устройств.

Основные результаты разработок и исследований внедрены в следующих отечественных и зарубежных организациях: Euclid (США), ООО «Керамика» (Россия), «Patarek Microwave Inc.» (США), Imperial College (Британия), СПбГЭТУ (ЛЭТИ) (Россия).

Научные положения и результаты выносимые на защиту:

1. Увеличение точности безэлектродных измерений СВЧ параметров диэлектрических керамик, как однослойных, так и двухслойных, с использованием полусферических резонаторов типа Фабри-Перро достигается при электрической толщине измеряемой структуры ((2n-1)/4)A,p, где n -натуральное число, Xp - длина волны в материале.

2. Вариконд планарной конструкции со структурой BSTO/SiC/Алмаз позволяет как минимум в (3 - 4) раза увеличить амплитуду его рабочего СВЧ напряжения по сравнению с варикондами на основе традиционно используемых подложек Al2O3 и MgO. Последовательно-параллельное включение N ёмкостных элементов вариконда на алмазных подложках, позволяет в ((3^4)х^ раз увеличить рабочее напряжение СВЧ сигнала вариконда

3. Экстраполяция зависимостей тангенса угла диэлектрических потерь СЭ варикондов, как функции номинала ёмкости при различных напряжениях управления, позволяют определить вклад металлических и диэлектрических потерь как функцию напряжения.

4. Для структуры на основе симметричного полоскового керамического резонатора (М/СЭ/М/СЭ/М), использование несимметричных относительно центрального электрода СВЧ мод и симметричного поля управления в диэлектрической структуре, позволяет увеличить точность измерений параметров нелинейной керамики в и tgS, а многомодовый режим возбуждения, обеспечивает измерения в широком диапазоне частот.

5. Кислородный отжиг BSTO керамических образцов, подавляет явления медленной релаксации под воздействием электрического поля, не ведёт к изменению диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь материала и позволяет создание быстродействующих СВЧ устройств.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 научные работы, из них: 17 статей в научных журналах и трудах конференций, 1 монография; принято участие в 11 международных, 4 всероссийских конференциях, получен 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, приложения, библиографического списка, включающего 86 наименований. Диссертация содержит 143 страницы машинописного текста, включая 97 рисунков и 8 таблиц.

Глава 1 Основные свойства сегнетоэлектриков и методы измерения их СВЧ параметров

В главе 1 рассмотрены основные свойства объёмных и плёночных сегнетоэлектрических материалов типа перовскит (Вах8г1.хТ103 (ББТО)) наиболее перспективных для применения на СВЧ. Приведены конструкции элементов и устройств на их основе используемые в адаптивных цепях согласования, фазовращателях, линиях задержки и др. Рассмотрены существующие в настоящее время методики измерения СВЧ параметров диэлектриков, определены дополнительные требования к методикам, учитывающие специфику сегнетоэлектрических материалов.

1.1 Сегнетоэлектрики типа перовскит (Бах8г1-хТЮ3) и их основные свойства

Основным признаком сегнетоэлектрика принято считать наличие спонтанной поляризации в отсутствие электрического поля, которая возникает ниже температуры фазового перехода (температура Кюри (Тс)).Такое состояние материала называют сегнетоэлектрической фазой. При увеличении температуры выше ТС, СЭ переходит из сегнетоэлектрического состояния в параэлектрическое, что приводит к исчезновению спонтанной поляризации. При Т>ТС сегнетоэлектрик находится в параэлектрической фазе или сокращённо в парафазе [4].

Основным свойством сегнетоэлектрика, благодаря которому он представляет интерес для техники СВЧ, является зависимость величины его диэлектрической проницаемости от напряжённости приложенного электрического поля, т. е. его диэлектрическая нелинейность в(Е) (рисунок 1.1а). Используя свойство нелинейности, создают электрически управляемые устройства и элементы такие как, вариконды, линии задержки,

фазовращатели, перестраиваемые фильтры, переключатели, элементы СВЧ радиофотоники т.п. [5]. Для применения в устройствах СВЧ диапазона наиболее перспективными являются сегнетоэлектрики типа смещения со структурой перовскит, в частности, твёрдый раствор BaxSг1-xTi03 [6 - 7].

Одним из достоинств сегнетоэлектриков перовскитного типа, является отсутствие в параэлектрическом состоянии дисперсии диэлектрической проницаемости вплоть до частот 100 ГГц [8 - 9]. Отметим, что быстродействие устройств на основе СЭ не ограничивается физическими явлениями в самом материале. Основные ограничения налагаются как топологией металлизации и быстродействием схемы управления, так и остаточными областями доменизации, и процессами инжекции носителей на интерфейсах металл/СЭ. На рисунке 1.1 (б, в) [10] показаны температурные зависимости диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь для объёмных образцов BaxSг1-xTi03 различного стехиометрического состава. Максимум величины диэлектрической проницаемости соответствует температуре фазового перехода (рисунок 1.1 б). СЭ в параэлектрической фазе 0^^) демонстрируют меньшие СВЧ диэлектрические потери 0&5), чем в сегнетоэлектрической фазе (рисунок 1.1 в) [10]. Это определяет перспективы использования СЭ типа перовскит в параэлектрическом состоянии [11 - 12] и их исследование в диссертационной работе. Меняя процентное содержание бария и стронция в твёрдом растворе (Ba,Sг)Ti03, можно смещать максимум диэлектрической проницаемости в пределах от 0 до +400 К (см. рисунок 1.1 б, в). На основе результатов работы [10], определяющей связь Тс с составом твёрдого раствора объёмных образцов BaxSг1-xTi03 можно сделать предварительное заключение о необходимости использования материалов с x < 0,6 для синтеза СЭ в параэлектрическом состоянии при комнатной температуре [13 - 14].

а)

б)

в)

25000 Е (Т) 20000

15000

10000

5000

1

0,1 0.01 0.001 0.0001

x=0,34

x=0,27

x=0,47 x=0,65

x=0,87

x=1,0

100 200

300

400 Т, К

О.............100..........200...........300...........400-Ц

г-кп

Рисунок 1.1- Температурные зависимости диэлектрической проницаемости для различных напряженностей электрического поля (а) и стехиометрических составов (б); температурные зависимости тангенса угла диэлектрических потерь для различных стехиометрических составов (в) объёмных образцов твёрдого раствора БaxSгl-xTi03 [10]

В СВЧ микроэлектронике, как правило, находят применение не монокристаллические (объёмные) образцы сегнетоэлектрика, а элементы на основе плёночных структур. Отметим, что СВЧ свойства монокристаллических образцов коренным образом отличаются от диэлектрических свойств плёнок, аналогичных по составу. Плёнки хуже структурированы, более дефектны, имеют остаточное механическое напряжение и, как следствие, обладают меньшей величиной диэлектрической проницаемости по сравнению с монокристаллами и большими СВЧ потерями.

Использование сегнетоэлектриков в технике СВЧ рассматривается в направлении поиска материалов с заданными свойствами, сочетающими в себе достаточно резкую зависимость диэлектрической проницаемости от управляющего электрического поля и малые диэлектрические потери. Для комплексной оценки, которая включает в себя величину изменения диэлектрической проницаемости под управляющим полем К=8(Е=0)/в(Е=Етах) (управляемость) и диэлектрические потери проф. Вендиком О.Г. был предложен «параметр качества» (д), который позволяет проводить сравнение как элементов СВЧ, так и свойств материалов с различными комбинациями их параметров [15 - 16]:

_ (К -I)2 4 = К. 1в8 (0). (£тах), (1.1)

где 1§5(0), 1§5(£тах) - тангенс угла диэлектрических потерь при напряжённостях электрического поля Е=0 и Е=Етах на элементе СВЧ.

На рисунке 1.2 в качестве примера приведена зависимость параметра качества СЭ плёнки раствора Вах8г1_хТЮзразличной стехиометрии состава на частоте

1 ГГц. Как видно из графика, целесообразно использовать состав с х = 0.3, поскольку, как считают авторы, именно такой состав обеспечивает компромисс между управляемостью материала и его СВЧ потерями [17]. Однако данное утверждение справедливо только для конкретного частотного диапазона, технологии нанесения плёнок СЭ, концентрации добавок, а также

конструктивных особенностей варакторов.

На рисунке 1.3 приведена типичная для монокристаллического БгТЮ3 зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от температуры, полученная на основании измерений добротности объёмного диэлектрического резонатора [8]. Необходимо подчеркнуть, что данные, приведённые на рисунке 1.3 для объёмного монокристаллического БгТЮз, в настоящее время являются недостижимыми даже для высоко-ориентированных плёнок БгТЮз и тем более для плёнок сложных составов титаната бария-стронция. Как показано авторами [18 - 19] СВЧ-потери в плёнках более чем на порядок превышают потери в объёмном монокристаллическом БгТЮз. Причиной этого является несовершенство кристаллической структуры плёнок сегнетоэлектрика, связанное с присутствием точечных дефектов (в том числе заряженных), дефектов по границам гранул; локальных и общих механических напряжений, связанных с влиянием подложки. Все это приводит к радикальному изменению действительной и мнимой частей диэлектрической проницаемости [5, 20].

Рисунок 1.2 - Параметр качества Рисунок 1.3 - Температурная зависимость

сегнетоэлектрической плёнки на СВЧ тангенса угла диэлектрических потерь

(1 ГТц) в зависимости от содержания Ва (х) монокристаллического титаната стронция в

в поликристаллическом Вах8г1_хТЮз [17] диапазоне частот (1-8) ГГц [8]

Пространственная неоднородность диэлектрических свойств является достаточным условием для прямого преобразования энергии электромагнитного

поля в акустические колебания решётки. Теоретический анализ вклада линеаризованной электрострикции в диэлектрические потери сегнетоэлектрика, имеющего неидеальную кристаллическую решётку в отсутствие управляющего Е-поля, проведён в [5, 20]. В условиях подачи постоянного Е-поля управления явление наведённого (индуцированного) пьезоэффекта для СВЧ-сигнала может вести к его эффективному преобразованию в гиперзвуковые колебания (увеличение СВЧ потерь) за счет условий акустического резонанса в области пленка/электроды [21 - 24]. Поэтому, при исследовании свойств материалов и проектировании устройств на основе плёночных и керамических конструкций, необходимо помнить и учитывать возможность преобразования энергии СВЧ поля в акустические колебания.

Для представления общей картины СВЧ-параметров плёночных СЭ структур, рассмотрим характерные зависимости их потерь в широком диапазоне частот. На рисунке 1.4 приведены данные измерений тангенса угла диэлектрических потерь для плёночных BaxSгl-xTi0з планарных структур в диапазоне частот (1 - 60) ГГц [25].

Рисунок 1.4 - Частотные зависимости диэлектрических потерь планарных конденсаторов (/ < 30 ГГц) и распределённых структур (/> 30 ГГц) на основе плёнок BaxSг1-xTi03 [25]

Результаты измерений на частотах 30 и 50 ГГц получены автором данной диссертационной работы. Пунктирные линии ограничивают поле значений

для плёнок различного композиционного состава х = 0,3 ^ 0,6. Верхние пунктирные границы соответствуют большему содержанию Ва (х ~ 0,6) и, как следствие, большей управляемости Кс = С(0) / СЩт^) = 2,2.

Несмотря на то, что плёнки имели преимущественную ориентацию роста и близки к монокристаллическим, их потери более чем на порядок превосходят потери в объёмном монокристаллическом SrTiO3 (рисунок 1.3). Подчеркнём, что данные рисунке 1.4 надо рассматривать как характерные, что подтверждается измерениями различных образцов планарных элементов, полученных по различным технологиям в ведущих российских и зарубежных лабораториях [25].

В настоящее время сегнетоэлектрики нашли применение в СВЧ электронике в качестве керамических материалов. Так, серийно выпускаемые SMD-конденсаторы, благодаря высокой диэлектрической проницаемости, имеют малые размеры и высокую величину ёмкости, наряду с малыми диэлектрическими потерями. Диэлектрические резонаторы и электрически управляемые структуры в серийном производстве обычно строят на основе керамик, поскольку это позволяет, варьируя качественный и количественный состав добавок, получать материал с широким диапазоном величин диэлектрической проницаемости (ООО «Керамика»). Следует отметить, что SMD-конденсаторы используются в слабых электрических полях, характерных для микроэлектроники, что не ведёт к работе в нелинейном режиме материала. Сегнетокерамика, используемая в мощных электронных системах (ускорители, согласующие цепи передатчиков и т.п.) требует исследований её нелинейных свойств, как при высоких напряжениях управления, так и уровнях ВЧ-СВЧ сигнала. К малоизученному аспекту применения керамик в сильных полях можно отнести практически отсутствующую в литературе информацию о времени отклика диэлектрической проницаемости на воздействие управляющего электрического поля, что определяет быстродействие разрабатываемых устройств.

1.2 СВЧ сегнетоэлектрические элементы

Диэлектрическая нелинейность сегнетоэлектриков является основой для построения электрически управляемых СВЧ устройств [26 - 27]. Для использования сегнетоэлектрических плёнок в устройствах СВЧ-диапазона существуют различные управляемые структуры и элементы на их основе (рисунок 1.5).

Планарные распределённые структуры

а) Конланарнаи .тния

б) Щелевая .пиши

Планарные сосредоточенные структуры

в) Двух электродный вариконд

г) Четырех электродный Ме плёнка вариконд

Плоскопараллельные сосредоточенные и распределённые структуры

д) МДМ вариконд

Ме плёнка

е) Антиподальнаи линия

Ме плёнка

Ме плёнка

Рисунок 1.5 - Управляемые структуры и элементы на основе сегнетоэлектрических пленок: копланарная линия (а), щелевая линия (б), двухэлектродный планарный вариконд (в), четырёхэлектродный планарный вариконд (г), плоскопараллельный (МДМ)

вариконд (д), антиподальная линия (е)

В упрощённом представлении - это структуры, обеспечивающие нелинейный отклик на воздействие электрического поля за счет изменения своей ёмкостной составляющей. По своим характерным размерам (I) по отношению к длине электромагнитной волны (А) они классифицируются как сосредоточенные (I < А/8) или распределённые (I > А/2) структуры. В первом случае элемент характеризуется как конденсатор с переменной от напряжения ёмкостью С (Ц)

- вариконд. Во втором случае рассматривается волноведущая структура (в эквивалентном представлении в виде длинной линии) с переменной погонной ёмкостью, зависящей от управляющего напряжения.

Приведённые на рисунке 1.5 конструкции СВЧ-элементов и структур надо рассматривать только как примеры, далеко не исчерпывающие их многообразия [25].

Планарные структуры (рисунок 1.5, а-г), обычно имеют большую величину межэлектродного зазора (как правило, более 1 мкм) и соответственно высокие управляющие напряжения (от десятков до сотен вольт). На рисунке 1.5в представлен планарный вариконд, состоящий из диэлектрической подложки с малыми СВЧ потерями (А1203, М§0, Si и др.), на которую нанесена сегнетоэлектрическая плёнка толщиной от 0.1 до 1 микрометра. Сверху на плёнку нелинейного диэлектрика нанесены металлические электроды.

Дизайн планарных сегнетоэлектрических элементов требует корректного определения их емкости, что является нетривиальной задачей для подобных многослойных структур. В работах [28 - 30] разработан математический аппарат расчёта ёмкости планарных конденсаторов методом конформных отображений.

Нелинейные свойства сегнетоэлектрических варикондов определяются управляемостью Кс, которое является отношением максимальной емкости (в отсутствии напряжения) к минимальной ёмкости (при максимальном напряжении управления) (рисунок 1.6):

К СтЛУ = 0) п

К = С- (и = и ), (1.2)

Ш1П V тах / '

Типичные значения коэффициентов управляемости планарных варикондов лежат в пределах 1.5 - 3 [9], а в случае рабочих температур в области фазового перехода может достигать значений Кс ~ 5 - 8 (рисунок 1.1а).

с„

сп

и=0

Рисунок 1.6 - Вольт-фарадная характеристика СЭ вариконда

Как правило, использование таких высоких Кс (вблизи фазового перехода) возможно на низких частотах, когда сопутствующее увеличение диэлектрических потерь не является критическим.

Простейшее описание потерь в сегнетоэлектрическом планарном конденсаторе можно получить на основе эквивалентной схемы (рисунок 1.7).

С,

Я

—

— —

Я

Рисунок 1.7 - Эквивалентная электрическая схема планарного конденсатора

Подобное представление элемента справедливо в диапазоне частот далёком от частоты последовательного резонанса элемента, где величиной индуктивности электродов можно пренебречь [31]. Схема также требует радикальной корректировки, если необходимо учитывать индуцированные Е-полем резонансные пьезоэффекты [22].

Тангенс угла диэлектрических потерь 0&5) конденсатора описывается соотношением:

= tg5F + юСрЯ,

(1.3)

где tg5F = (юС,Я,)-1 - диэлектрические потери в объёме сегнетоэлектрической

плёнки, юС,Я - учитывает потери в металлических электродах конденсатора.

Сопротивление Я в приближении механизма поглощения энергии Ленца-Джоуля, зависит от удельной электропроводности металлической плёнки (а) и геометрических размеров (длины (/), ширины ("м) и толщины плёнки (Им) ) электрода планарного конденсатора:

Я =

2 - I

км - w-а

, при км << 5

0 •-, при км >>5 2 -а w

(1.4)

где ц0 - магнитная постоянная; 5 =

V

2

а

- толщина скин-слоя.

Необходимо учитывать, что оценки по (1.4) для простейшей эквивалентной схемы (рисунок 1.7) соответствуют квазистатическому распределению электрического поля в планарном конденсаторе и не могут быть безоговорочно использованы для описания металлических потерь в отличных от ТЕМ распределенных структурах, несмотря на их конструктивное сходство (например, щелевая линия) с планарным конденсатором.

Типичные характеристики ёмкости и добротности планарных варикондов (рисунок 1.5в) с зазором 10 мкм представлены на рисунке 1.8.

Для увеличения ёмкости планарного вариконда часто используют встречно-штыревую конфигурацию электродов (рисунок 1.9) [28].

<

Рисунок 1.8 - ВФХ и тангенс угла диэлектрических потерь планарных варикондов на

основе плёнок БгТЮз на частоте 30 ГГц

2.3

2.0

V ■ж л

X

А

■ 2.4 ( л Нг-С^тг

—□— 2.4 ( -й-5.8 С

90 &0 70 60 50 40 30 20 10

1

10 15

ОС Ыаа. V

20

25

Рисунок 1.9 - Конструкция сегнетоэлектрического планарного вариконда встречно-штыревой топологии с двумя слоями СЭ ( размеры: Ь = 1.5 дш, £ = 1.5 дш, I = 47 дш) и зависимости ёмкости и перестройки как функции напряжения управления на различных

частотах [28]

Недостатком встречно-штыревой топологии электродов является увеличение их индуктивности и металлических потерь, что ведёт к уменьшению граничной частоты вариконда и добротности. Однако имеются работы, в которых показаны результаты измерений таких конденсаторов на частотах вплоть до десятков гигагерц [32].

В основном, вышеприведённые данные относятся к сегнетоэлектрическим сосредоточенным элементам планарной конструкции,

которые отличаются простотой технологии и, как правило, предназначены для работы при высоких уровнях СВЧ мощности. Основным недостатком планарных варикондов является необходимость использования высоких для микроэлектроники напряжений управления (свыше 100 вольт). В настоящее время методы современной нанотехнологии позволяют получать планарные структуры с характерными размерами активной области до масштабов сотен нанометров, что позволяет радикально снизить максимальные напряжения управления до десятков вольт (рисунок 1.9, 1.10) [33 - 34].

70-, А0-

50£

У

у

I 20—

]0-0-10

В£Г liiciues—35G iilú

Ba.-Si=1.33

(В»+5гУН=1.00

_ Lina

3 цш г.рэ:п1

4 jan :рзшЕ

-i—|—i—|—i—|—i—|—i—|—i—|—i—|—i—|—

]0 20 50 40 50 SO 70 SO

1—I

90

3

ir

no -, 100 -90 -80 -70 -60 -50 --40 -

BST thickness = 350 шп

—1—i—i—i—■—[-

3ia; Voltaae (V)

20 40 60 80 100 120 140 160 Bias Volmge (V)

а) б)

Рисунок 1.10 - Зависимость перестройки (а) емкости и добротности (б) (на частоте 2.4 ГГц) сегнетоэлектрического планарного вариконда от приложенного управляющего

напряжения [33 - 34]

Активно развиваются работы по созданию СЭ плоскопараллельных слоистых структур типа «металл-диэлектрик-металл» (МДМ или сэндвич структур). Широко известна технология сегнетоэлектрических элементов памяти на их основе. Основным достоинством таких структур, по сравнению с планарными, является возможность существенного снижения управляющих напряжений до уровней, обычно используемых в полупроводниковой электронике (десятки вольт). В МДМ-структуре уменьшение толщины сегнетоэлектрической пленки < 0,5 мкм позволяет получить перестройку по величине ёмкости (Кс > 2) при напряжениях < 30 В. Однако для СВЧ-диапазона,

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Котельников Игорь Витальевич, 2017 год

Список используемой литературы

1. Microwave electronics: measurement and materials characterization / Chen L. F. et

al. -John Wiley & Sons, 2004.

2. Krupka J. Uncertainty of complex permittivity measurements by split-post dielectric resonator technique / Krupka J. A.P.Gregory O.C.Rochard et al. //Journal of the European Ceramic Society. - 2001. - Т. 21. - №. 15. - С. 26732676.

3. Damaskos. Inc. Material Measurements Solutions. (www.damaskosinc.com) [Электронный ресурс], актуальность 14.04.2014.

4. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики / Г.А. Смоленский, [и др.]. -М.: Наука, 1971. -476c.

5. Vendik O. G. Ferroelectric tuning of planar and bulk microwave devices / Vendik

O. G., E. K. Hollmann, A. B. Kozyrev et al. //Journal of Superconductivity. -1999. - Т. 12. - №. 2. - С. 325-338.

6. Нелинейный кристалл. Титанат бария / Бурсиан Э. В. - 1974.

7. Noren B. Thin film barium strontium titanate (BST) for a new class of tunable RF

components / Noren B. //Microwave Journal. - 2004. - Т. 47. - №. 5. - С. 210216.

8. K.Bethe Uber das Mikrowellenverhalten der Nichtlineare Dielektrika. s.l. / K.Bethe // Philips Research Reports Supplement, -1970. -V.2, -P. 1-145.

9. Сегнетоэлектрики в технике СВЧ / Н.Н. Антонов [и др.].; под ред. О.Г. Вендика -М.: Советское радио, 1979. -272с.

10. Леманов В. В. Фазовые переходы в твердых растворах на основе SrTiO 3 / Леманов В. В. // Физика твердого тела. - 1997. - Т. 39. - №. 9. - С. 16451651.

11. Параэлектрики - новые материалы радиоэлектроники. - В кн.: Титанат бария / В.М., Петров. -М.: Наука, 1973. - 227с.

12. Пленочные сегнетоэлектрики / Ю.Я. Томашпольский -М.: Радио и связь, 1984. - 192с.

13. Вербицкая Т.Н. Исследование электрических свойств тонкоплёночных варикондов / Вербицкая Т.Н., Соколова Л.С. // Электронная техника. Сер. 5. Радиодетали и компоненты, -1974. Вып.6, -С.8.

14. Вербицкая Т.Н. Планарные вариконды со сглаженной температурной зависимостью параметров. / Вербицкая Т.Н., Соколова Л.С. // Электронная техника. Сер. 5. Радиодетали и компоненты, -1977. Вып.1,-С.142.

15. Вендик О.Г. Продвижение сегнетоэлектрических управляющих устройств в высокочастотную область диапазона СВЧ / Вендик О.Г., Мироненко И.Г., Тер-Мартиросян Л.Т. // Известия АН СССР, -Т.51, Вып.10, -С. 1748-1752.

16. Vendik I. B. Commutation quality factor of two-state switchable devices / Vendik I. B., Vendik O. G., Kollberg E. L.//IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2000. - Т. 48. - №. 5. - С. 802-808.

17. А.Г. Гагарин Плёнки BaxSr1-xTiO3 и структуры на их основе для перестраиваемых устройств СВЧ диапазона.: Дис... канд. тех. наук/ А.Г., Гагарин. -СПб : СПбГЭТУ, -2007.

18. А.М. Прудан Многослойные структуры на эффектесильного поля в сегнетоэлектрических пленках.: Дис. д-ра тех. наук / А.М. Прудан. -Санкт-Петербург, СПбГЭТУ, -2002. C.253.

19. А.Г. Гагарин Пленки BaxSr1-xTiO3 и структуры на их основе для перестраиваемых устройств СВЧ диапазона.: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Гагарин, А.Г. -СПб СПбГЭТУ, -2007. C.16.

20. Vendik O. G. Microwave losses in incipient ferroelectrics as functions of the temperature and the biasing field / Vendik O. G., Ter-Martirosyan L. T., Zubko S. P. //Journal of Applied Physics. - 1998. - Т. 84. - №. 2. - С. 993-998.

21. Tappe S. Electrostrictive resonances in (Ba 0.7 Sr 0.3) TiO 3 thin filmsat microwave frequencies / Tappe S., Bottger U., Waser R. //Applied physics letters. - 2004. - Т. 85. - №. 4. - С. 624-626.

22. Gevorgian S. DC field and temperature dependent acoustic resonances in parallelplate capacitors based on SrTiO3 and Bao.25Sr0.75TiO3 films: Experiment and

modeling / Gevorgian S., Vorobiev A., Lewin T. //Journal of Applied Physics. -2006. - Т. 99. - №. 12. - С. 124112.

23. Вендик О. Г. Электрострикционный механизм СВЧ потерь в планарном конденсаторе на основе пленки титаната стронция / Вендик О. Г., Тер-Мартиросян Л. Т. //Журнал технической физики. - 1999. - Т. 69. - №. 8. - С. 93-99.

24. Козырев А.Б. Поле гиперзвуковых смещений в многослойном конденсаторе с сегнетоэлектрической пленкой на частотах дисперсии импеданса / Козырев А.Б. Михайлов А.К., Прудан А.М. [и др.]. //Письма в Журнал технической физики. - 2009. - Т. 35. - №. 19. - С. 75-83.

25. Технология, свойства и применение сегнетоэлектрических пленок и структур на их основе / Алтынников А. Г. [и др.]. -СПб.: Элмор. - 2007.

26. Т.Н. Вербицкая Сегнетокерамика с резко выраженными нелинейными свойствами / Т.Н. Вербицкая // ДАН СССР, -1955. - Т. 1. - №. 100, -С. 29.

27. Т.Н. Вербицкая Вариконды / Т.Н., Вербицкая -М.- Л.: Госэнергоиздат, 1958.

28. В.И. Лаврик Справочник по конформным отображениям / В.И. Лаврик, В.Н. Савельев -Киев : Наукова думка, 1970. - 252с.

29. Вендик О. Г. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий слой сегнетоэлектрика / Вендик О. Г., Зубко С. П., Никольский М. А. // Журнал технической физики. - 1999. - Т. 69. - №. 4. -С. 1-7.

30. Деленив А. Н. К вопросу о погрешности метода частичных емкостей / Деленив А. Н. //Журнал технической физики. - 1999. - Т. 69. - №. 4. - С. 813.

31. Circuit designer's notebook. Capacitor ESR measurement technique. [Электронный ресурс] (http://www.atceramics.com/Userfiles/esrmeas.pdf), актуальность 27.10.2014.

32. Meyers J. G. (Ba, Sr)TiO3 tunable capacitors with RF commutation quality factors exceeding 6000 / Meyers J. G., Christopher R. Freeze, Susanne Stemmer

et al. //Applied Physics Letters. - 2016. - Т. 109. - №. 11. - С. 112902.

33. Мухортов М. В. Применение наноразмерных пленок титаната бария-стронция для перестраиваемых сверхвысокочастотных устройств / М.В. Мухортов [и др.]. //Журнал технической физики. - 2006. - Т. 76. - №. 10. -С. 106-109.

34. J. Stevenson Kenney Low-voltage ferroelectric phase shifters from L- to C-band / J. Stevenson Kenney, Yong Kyu Yoon, Minsik Ahn et al. // Report on contract (No. F33615-01-M-1950).

35. H. N. Al-Shareef Electrodes for ferroelectric thin films / H. N. Al-Shareef [et al.]. //Integrated Ferroelectrics. - 1993. - Т. 3. - №. 4. - С. 321-332.

36. В.П. Афанасьев Влияние условий формирования тонкопленочной системы диэлектрическая подложка-платина-титанат-цирконат свинца на структуру, состав и свойства пленок цирконата-титаната свинца // В.П. Афанасьев [и др.]. // ЖТФ. - 1996. - Т. 66. - №. 6. - С. 160-163.

37. Koutsaroff I.P. Microwave Properties of Parallel Plate Capacitors based on (Ba, Sr) TiO 3 Thin Films Grown on SiO 2/Al 2 O 3 Substrates / I.P. Koutsaroff [et al.]. -MRS Online Proceedings Library Archive. - 2003. - Т. 784.

38. Houzet G. Dispersion and loss of ferroelectric Ba 0.5 Sr 0.5 TiO 3 thin films up to 110 GHz / G Houzet [et al.]. //Applied Physics Letters. - 2008. - Т. 93. - №. 5. - С. 053507.

39. О.Ю. Буслов СВЧ-свойства термостабильных сегнетоэлектрических конденсаторов на основе тонких нанокомпозитных пленок / О.Ю. Буслов [и др.]. // мат. Всерос. конф. Электроника и микроэлектроника СВЧ , СПб., -2014.

40. Vendik O. G. Ferroelectrics find their "niche" among microwave control devices / Vendik O. G. //Physics of the Solid State. - 2009. - Т. 51. - №. 7. - С. 15291534.

41. Circuit configuration for DC-biased capacitors : York R. A.; пат. 6674321 США.- 2004.

42. I.V. Kotelnikov Electrodeless measurement technique of complex dielectric permittivity of high-k dielectric films in the millimeter wavelength range / I.V. Kotelnikov [et al.]. // Progress In Electromagnetics Research M. - 2016. -V. 52. -P.161-167.

43. Kozyrev A. Nonlinear response and power handling capability of ferroelectric Ba x Sr 1- x TiO 3 film capacitors and tunable microwave devices / A Kozyrev [et al.]. //Journal of Applied Physics. - 2000. - Т. 88. - №. 9. - С. 5334-5342.

44. Kozyrev A. Nonlinear response of Ba/sub x/Sr/sub 1-x/TiO/sub 3/planar and parallel-plate capacitors to microwave power: comparative study of power handling capability / A Kozyrev [et al.]. // Microwave Conference, 2005 European. - IEEE, 2005. - Т. 2. - С. 3 pp.-1418.

45. Voltage-variable capacitor with increased current conducting perimeter : York R. A. ; пат. 6683341 США. - 2004.

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

47. Katta H. Tunable power amplifier using thin-film BST capacitors / Katta H., Kurioka H., Yashima Y. //Microwave Symposium Digest, 2006. IEEE MTT-S International. - IEEE, 2006. - С. 564-567.

48. Fu J.S. A linearity improvement technique for thin-film barium strontium titanate capacitors / JS Fu [et al.]. //Microwave Symposium Digest, 2006. IEEE MTT-S International. - IEEE, 2006. - С. 560-563.

49. Yoon Y.K. A reduced intermodulation distortion tunable ferroelectric capacitor-architecture and demonstration / Y.K. Yoon [et al.]. //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. - 2003. - Т. 51. - №. 12. - С. 2568-2576.

50. Scheele P. Continuously tunable impedance matching network using ferroelectric varactors / P Scheele [et al.]. //Microwave Symposium Digest, 2005 IEEE MTT-S International. - IEEE, 2005. - С. 4 pp.-606.

51. Scheele P. Modeling and applications of ferroelectric-thick film devices with

resistive electrodes for linearity improvement and tuning-voltage reduction / P Scheele [et al.]. //IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques. -2007. - Т. 55. - №. 2. - С. 383-390.

52. Буслов О. Ю. Измерения характеристик сегнетоэлектрических варакторов методом, основанным на собственном резонансе варактора / Буслов О. Ю., Котельников И. В., Кулик П. В. // Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. - 2003. - №. 13. - С. 30-33.

53. A.Kozyrev Measurements of ferroelectric film parameters in frequency range (20370)GHz. / A.Kozyrev [et al.]. // 6th European Conference on Applications of polar dielectrics (ECAPD-6). Aveiro, Portugal: -2002/

54. Agilent E4991A RF Impedance/Material Analyzer, Technical Overview. [электронный ресурс] (http://cp.literature.agilent.com/litweb/pdf/5980-1234E.pdf) , актуальность 07июля 2015.

55. Беляев В.М. Измерение параметров сегнетоэлектрических плёнок в верхней части СВЧ диапазона / Беляев В.М., Рыжкова Л.В., Соколова Л.С. // Изв. ЛЭТИ. -1975. -№161, -С. 21.

56. Беляев В.М. Измерение параметров сегнетоэлектрических плёнок в коротковолновой части сантиметрового диапазона / Беляев В.М. // Изв. Вузов СССР. Радиоэлектроника. -1976. -Т.19. -№11. -С.109.

57. Deleniv A. N. Open resonator technique for measuring multilayered dielectric plates / Deleniv A. N., Gevorgian S. //IEEE transactions on microwave theory and techniques. - 2005. - Т. 53. - №. 9. - С. 2908-2916.

58. Матвейчук В.Ф. Метод волноводно-диэлектрического резонатора / Матвейчук В.Ф. [и др.]. // Кабель-news. -2010. -№4.

59. Kozyrev A. B. A method and device for measuring the capacitance and Q-factor of microwave varactors and variconds / AB Kozyrev [et al.]. //Measurement Techniques. - 2012. - Т. 55. - №. 7. - С. 834-838.

60. Котельников И.В. Методика измерений СВЧ параметров радиофотонных

компонентов резонансным методом / Котельников И.В. [и др.]. // Материалы всероссийской научно-технической конференции «Микроэлектроника СВЧ». - 2016, - с. 299-301.

61. Открытые резонаторы и открытые волноводы / Вайнштейн Л. А. -Москва: Советское радио,- 1966. -475с

62. Cook R. J. Comparison of cavity and open-resonator measurements of permittivity and loss angle at 35 GHz / Cook R. J., Jones R. G., Rosenberg C. B. //IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 1974. - Т. 23. - №. 4. - С. 438-442.

63. Открытые оптические резонаторы / Е.Ф. Ищенко -Москва : "Энергия", -1980.

64. Clarke R. N. Fabry-Perot and open resonators at microwave and millimetre wave frequencies, 2-300 GHz / Clarke R. N., Rosenberg C. B. //Journal of Physics E: Scientific Instruments. - 1982. - Т. 15. - №. 1. - С. 9-24.

65. Jones R. G. Precise dielectric measurements at 35 GHz using an open microwave resonator / Jones R. G. //Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. -IET Digital Library, 1976. - Т. 123. - №. 4. - С. 285-290.

66. Cullen A. L. Millimeter-wave open-resonator techniques / Cullen A. L. //Infrared and millimeter waves. - 1983. - Т. 10. - С. 233-281.

67. Kogelnik H. Laser beams and resonators / Kogelnik H., Li T. //Proceedings of the IEEE. - 1966. - Т. 54. - №. 10. - С. 1312-1329.

68. Козырев А. Б. Измерения свойств сегнетоэлектрических плёнок с помощью открытого резонатора в миллиметровом диапазоне длин волн / Козырев А. Б., Кейс В. Н., Котельников И. В.//Известия Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета ЛЭТИ. - 2003. - №. 8. - С. 28-32.

69. Техника и приборы СВЧ. Том 1. Техника сверхвысоких частот / И.В., Лебедев -Москва : Высшая школа. -1970.

70. Макеев Ю. Г. Об анизотропии диэлектрической проницаемости

монокристаллических подложек алюмината лантана / ЮГ Макеев [и др.]. //Письма в ЖТФ. - 2002. - Т. 28. - №. 6.

71. Vendik O. G. Ferroelectric phase transition and maximum dielectric permittivity of displacement type ferroelectrics (Ba x Sr 1- x TiO 3) / Vendik O. G., Zubko S. P.//Journal of Applied Physics. - 2000. - Т. 88. - №. 9. - С. 5343-5350.

72. Kozyrev A. 14 GHz tunable filters base on ferroelectric films / A Kozyrev [et al.]. //Integrated Ferroelectrics. - 2003. - Т. 55. - №. 1. - С. 905-913.

73. Коаксиальный резонатор для измерения добротности конденсатора: Козырев А.Б.; пат.2367964 C1 РФ.

74. I.V.Kotel'nikov Method and Apparatus for Measuring the Microwave Parameters of Nonlinear Ceramics in Control Electric Fields / I.V.Kotel'nikov [et al.]. // Measurement Techniques. -2014. -V. 57. -№ 9.-P 1077-1081.

75. Свидетельство об аттестации метрологической экспертизы ГНМЦ ФГУП "СНИИМ". МВИ№ 18-09. 12.03.2009 .

76. Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды / Наливайко Б. А. - Томск : РАСКО, 1992.

77. Tumarkin A. V. Thin film ferroelectric structures on diamond for high power microwave applications / AV Tumarkin [et al.]. //Diamond and Related Materials. - 2017. - Т. 75. - С. 176-180.

78. Soldatenkov O. Nonlinear properties of thin ferroelectric film-based capacitors at elevated microwave power / O Soldatenkov [et al.]. //Applied physics letters. -2006. - Т. 89. - №. 23. - С. 232901.

79. Tumarkin A. Ferroelectric Varactor on Diamond for Elevated Power Microwave Applications / A Tumarkin [et al.]. //IEEE Electron Device Letters. - 2016. - Т. 37. - №. 6. - С. 762-765.81. al, A.K. Tagantsev et. Journal of Electroceramics. 2003, Vol. 11, pp. 5-66.

80. Kozyrev A. B. Observation of an anomalous correlation between permittivity and tunability of a doped (Ba, Sr) TiO 3 ferroelectric ceramic developed for microwave applications / A.B. Kozyrev[et al.]. //Applied Physics Letters. - 2009.

- Т. 95. - №. 1. - С. 012908.

81. И.В. Котельников Методика и устройство измерения ВЧ-СВЧ параметров нелинейной керамики в широком частотном диапазоне под воздействием полей управления / И.В. Котельников [и др.]. // Всероссийская конференция «Микроэлектроника СВЧ». Сборник трудов. -2014. -С. 509-512.

82. A.Kozyrev Procedures of measurements of ferroelectric films parameters in frequency range (20-60) GHz / A.Kozyrev [et al.]. // Integrated Ferroelectrics. -2003. -V.55/ -P. 895-903.

83. Котельников И.В. Измерения свойств сегнетоэлектрических плёнок методом открытого резонатора / Котельников И.В. [и др.]. // 13-я Международная Крымская конференция СВЧ -техника и телекоммуникационные технологии. Материалы конференции. -2003. -С. 683 - 684.

84. Котельников И. В. Измерение СВЧ свойств диэлектрических плёнок методом волноводно-диэлектрического резонанса / Котельников И. В. [и др.]. // 16-я Международная Крымская конференция СВЧ -техника и телекоммуникационные технологии. Материалы конференции. -2006. -С. 784 - 785.

85. А.Б.Козырев Электродные и безэлектродные измерения СВЧ параметров сегнетоэлектрических плёнок / А.Б.Козырев [и др.]. // IV Международная научно-техническая конференция «Электроника и Информатика - 2002» Тезисы докладов. Часть 2. -2002. -С. 194-195.

86. И.В.Котельников Измерения параметров сегнетоэлектрических пленок в диапазоне (20-70)ГГц / И.В.Котельников, А.Г.Гагарин, П.В.Кулик // Материалы Международной научно-технической школы-конференции «Молодые Ученые -Науке, Технологиям и Профессиональному Образованию». -2002. -С. 231-233.