Структурные особенности многослойных плёнок сегнетоэлектриков (Ba, Sr)TiO3, (Sr, Ba)Nb2O6 и мультиферроика BiFeO3 тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат наук Стрюков, Даниил Валерьевич

• Стрюков, Даниил Валерьевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Стрюков, Даниил Валерьевич

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Структурные особенности и их влияние на свойства тонких плёнок сегнетоэлектриков и мультиферроиков с перовскитной структурой (обзор литературы)

1.1. Особенности материалов в виде тонких плёнок

1.2. Влияние напряжений, возникающих в тонкопленочных структурах, на их свойства

1.3. Управление внутренними напряжениями в тонкопленочных структурах

1.4. Тонкие пленки на Si подложке

2. Объекты и методы исследования

2.1. Объекты исследования и метод получения тонких плёнок

2.2. Методы исследования

3. Гетероструктуры титаната бария-стронция и феррита висмута на монокристаллических подложках (001)М§0

3.1. Гетероструктуры титаната бария-стронция

3.2. Гетероструктуры феррита висмута

4. Гетероструктуры ниобата бария-стронция на монокристаллических

подложках (001^

Заключение

Список литературы

Список публикаций автора

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Структурные особенности многослойных плёнок сегнетоэлектриков (Ba, Sr)TiO3, (Sr, Ba)Nb2O6 и мультиферроика BiFeO3»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Традиционные объекты физики конденсированного состояния - сегнетоэлектрические соединения и материалы на их основе не теряют своей актуальности и сейчас из-за своих уникальных свойств, которыми можно управлять изменением некоторых внешних и внутренних параметров: температуры, давления, состава и внутренних напряжений. Для монокристаллов и керамики управление их свойствами производят подбором состава, а для керамик также используют создание текстур и управление свойствами этих текстур. В отличие от монокристалла и керамики, которые уже при небольших значениях внутренних напряжений разрушаются, тонкая плёнка не разрушается даже при внутренних механических напряжениях до нескольких процентов. Таким образом, существенно расширяется возможность управления свойствами тонких плёнок и гетероструктур на их основе за счёт изменения этих внутренних напряжений. Актуальные исследования тонкоплёночных структур сегнетоэлектриков [1, 2] стимулируются также перспективами создания на их основе электронно-управляемых устройств сверхвысокочастотного диапазона, оптических модуляторов и модулей памяти нового поколения.

Наличие внутренних напряжений в эпитаксиальных тонкоплёночных структурах обусловлено [3] несоответствием параметров решётки плёнки и подложки, а также соседних слоёв в многослойных структурах, возникновением кристаллических дефектов, существенной разницей в температурных коэффициентах линейного расширения плёнки и подложки, что является причиной зависимости напряжений от температуры. Внутренние напряжения в них стимулируется также возникновением спонтанной поляризации при переходе из параэлектрической в сегнетоэлектрическую фазу при охлаждении плёнки после её осаждения на подложку. В результате всего этого в плёнке происходят структурные изменения, индуцированные механическим напряжением. Энергетически выгодными в плёнках могут стать структурные состояния, не характерные для объёмных материалов или не наблюдавшиеся в них ранее. Как

следствие, это приведёт к изменению электрофизических характеристик плёнок. Поэтому основные способы управления свойствами тонких плёнок сводятся к вариациям внутренних напряжений, которые, в свою очередь, сильно зависят от условий получения, выбора материала подложки и слоёв, их составляющих, а также толщины этих слоёв.

Свойства материала в виде тонкой плёнки могут существенно отличаться от свойств того же материала в крупнокристаллическом состоянии. Так фазовые переходы в эпитаксиальных сегнетоэлектрических плёнках радикально отличаются от наблюдающихся для соответствующих объёмных соединений и материалов. При некоторых критических толщинах плёнок могут вообще исчезать сегнетоэлектрические свойства. К тому же в тонкоплёночных структурах могут возникать новые явления, например, возникновение двумерного электронного газа на границе раздела между двумя слоями [4], в том числе и между плёнкой и подложкой.

Одним из способов характеризовать напряженное состояние эпитаксиальной тонкоплёночной структуры является определение деформации элементарной ячейки плёнки относительно элементарной ячейки объемного образца того же состава, называемой деформацией несоответствия. Для определения деформаций несоответствия необходимо с высокой точностью определить кристаллографические характеристики плёнки или слоёв тонкоплёночной структуры. Основными методами для решения данной задачи являются рентгеноструктурный анализ и спектроскопия комбинационного рассеяния света, которые дополняют друг друга и в комплексе позволяют изучать структуру и динамику решётки. Полученные таким образом деформации несоответствия являются одним из термодинамических параметров для построения фазовых диаграмм.

Таким образом, тема диссертации, посвященной определению величины деформаций несоответствия и выявлению влияния этих деформаций на свойства эпитаксиальных гетероструктур является актуальной.

Цель исследования: определить влияние деформаций элементарной ячейки на структурные и электрофизические характеристики однослойных и многослойных гетероструктур сегнетоэлектриков Bаo.8Sro.2Ti0з, Bаo.4Sro.6Ti0з, Sr0.5Ba0.5NЪ2O6 и мультиферроика BiFe0з, полученных на монокристаллических подложках Mg0 и Si.

Объекты исследования:

• Двухслойные пленки с различным чередованием слоев Ba0.4Sr0.6TiOз и Bao.8Sro.2Ti0з на монокристаллических подложках (001) Mg0

• Пленки BiFe03 на монокристаллических подложках (001) Mg0 и пленки BiFe03 с подслоем Ba0.8Sr0.2TiO3 на монокристаллических подложках (001) Mg0

• Двухслойные пленки с различным чередованием слоев BaxSr1-xTi03 и Sro.5Bao.5NЪ206 на монокристаллических подложках (001) Si

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

1. Определить методами рентгенодифракционного анализа структурного состояния каждого слоя однослойных и многослойных тонких пленок: параметров решетки, структурного совершенства, ориентации кристаллографических осей пленки относительно подложки.

2. Определить деформации элементарных ячеек, характеризующие напряженное состояние, каждого слоя однослойных и многослойных тонких пленок.

3. Выявить изменения структурного состояния тонкой пленки при добавлении к ней дополнительного слоя или смене порядка чередования слоёв в гетероструктуре.

4. Выявить особенности динамики решетки в эпитаксиальных пленках различной толщины на монокристаллических подложках MgO.

5. Определить диэлектрические параметры гетероструктур и установить влияние внутренних напряжений на их диэлектрические параметры.

Научная новизна. В диссертации впервые

1. Показана принципиальная разница в знаке возникающих напряжений в слоях Bao.4Sr0.6TiO3 и Bao.8Sr0.2TЮ3 в гетероструктурах MgO\Ba0.4Sr0.6TiO3\Ba0.8Sr0.2TiO3 и MgO\Ba0.8Sr0.2TiO3\Ba0.4Sr0.6TiO3 в зависимости от порядка чередования этих слоёв.

2. Получены экспериментальные данные и построены зависимости деформаций каждого из слоёв двухслойных гетероструктур MgOYBa0.8Sr0.2TЮ3\BiFeO3 от толщины.

3. Установлено, что в диапазоне толщин 80^200 нм все слои гетероструктур MgO\Bao.8Sr0.2TiO3\BiFeO3 имеют моноклинную симметрию элементарной ячейки, независимо от того, растягивающие или сжимающие двумерные механические напряжения присутствуют в слоях.

4. Созданы двухслойные гетероструктуры на основе Ba0.2Sr0.8TiO3/Sr0.5Ba0.5Nb2O6 и Ba0.4Sr0.6TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3 при прямом их осаждении на подложку (100^.

5. Обнаружена униполярность поляризованного состояния гетероструктур Si/Sr0.5Bao.5NЪ2O6 и Si/Ba0.8Sr0.2TЮ3 с преимущественным направлением поляризации к подложке независимо от типа легирования кремниевой подложки.

6. Показана возможность создания устойчивого состояния с большей ёмкостью при добавлении подслоя BaxSr1-xTiO3 в структуры Si/Sr0.5Ba0.5Nb2O6 и Si/Bao.8Sro.2TiOз.

Практическая значимость. В работе показано, что в слоях многослойных сегнетоэлектрических гетероструктур можно управлять внутренними механическими напряжениями, что позволяет изменять диэлектрические свойства материала и добиваться термостабильности свойств, а это, в свою очередь, позволяет использовать данные материалы, например, в линиях задержки и фазовращателях в сверхвысокочастотном диапазоне. А использование в качестве функционального материала в слоях гетероструктур однофазного мультиферроика

феррита висмута позволяет задействовать магнитоэлектрический эффект для создания различных устройств, таких как элементы магнитной памяти и сенсоров магнитного поля.

В связи с тем, что вся современная микроэлектроника построена на кремнии, то получение эпитаксиальных гетероструктур на кремниевых подложках особенно важно для практического применения. Разработанный способ осаждения позволяет получать текстурированные поликристаллические плёнки на кремниевых подложках. Осаждение сегнетоэлектрических плёнок на кремний открывает возможность создания новых видов транзисторов, элементов памяти (высокоскоростных и энергонезависимых), а также микро- (МЭМС) и наноэлектромеханических (НЭМС) систем.

Основные научные положения, выносимые на защиту:

1. В двухслойных эпитаксиальных гетероструктурах MgO/Ba0.8Sr0.2TiO3/Ba0.4Sr0.6TiO3 и MgO/Ba0.4Sr0.6TiO3/Ba0.8Sr0.2TiO3 с толщиной каждого слоя 40 нм возникают двумерные деформации растяжения в слоях, напылёнными непосредственно на подложку, и деформации сжатия в верхних слоях, при этом гетероструктуры имеют различные температуры максимумов диэлектрической проницаемости: 212 К для первой гетероструктуры и 91 К для второй, что существенно ниже температур фазового перехода однослойных плёнок таких же составов.

2. В двухслойных эпитаксиальных гетероструктурах MgO/Ba0.8Sr0.2TiO3/Bi0.98Nd0.02FeO3 возникают двумерные деформации растяжения при толщинах <100 нм и сжатия - при толщинах >100 нм, но симметрия элементарной ячейки каждого из слоев моноклинная и не зависит от типа деформации: сжатия или растяжения.

3. В сегнетоэлектрических гетероструктурах Si/Sro.5Bao.5Nb206, не зависимо от типа легирования кремниевой подложки, за счет наличия двумерных напряжений формируется доменная структура с поляризацией, направленной к подложке. Добавление подслоя Bao.2Sro.8Ti0з в данную структуру

(Si/Ba0.2Sr0.8TiO3/Sr0.5Ba0.5Nb2O6) изменяет величину деформации элементарной ячейки, что приводит к возникновению второго устойчивого состояния с большей емкостью после внешнего полевого воздействия.

Апробация работы проходила на Ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр ЮНЦ РАН (Ростов-на-Дону 2012, 2013, 2015), Международном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем» (Лоо, 2012), «Joint International symposium ISFD-11th-RCBJSF» (Екатеринбург, 2012), международном симпозиуме «Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов» (Туапсе, 2013), Национальной молодёжной научной школе по современным методам исследований наносистем и материалов «Синхротронные и нейтронные исследования» (Москва, 2015), «15th European Powder Diffraction Conference (EPDIC15)» (Бари, Италия, 2016).

Публикации автора. Основные результаты автора опубликованы в 17 работах, в том числе 6 статей в рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, и 11 статей и тезисов докладов - в трудах международных и всероссийских конференций.

Степень достоверности полученных результатов. Достоверность полученных результатов обеспечивается использованием комплекса аттестованных приборов и современных хорошо апробированных методов исследования, воспроизводимостью полученных экспериментальных результатов и их непротиворечивостью с известными литературными данными. Достоверность полученных результатов подтверждается также апробацией основных результатов на конференциях и семинарах, в опубликованных работах.

Личный вклад автора. Определение темы и задач диссертационной работы, анализ, обсуждение и обобщение основных результатов, выводов и научных положений, выносимых на защиту, выполнены автором совместно с научными руководителями, докторами физ.-мат. наук Юзюком Юрием Ивановичем и Мухортовым Владимиром Михайловичем. Автор лично обработал все рентгендифракционные данные исследуемых объектов, выявил закономерности

изменения напряженного состояния плёнок при изменении толщин и порядка напыления слоёв. Рентгендифракционные данные получены совместно с кандидатом физ.-мат. наук Буниной О.А. Образцы плёнок и многослойных гетероструктур были синтезированы доктором физ.-мат. наук Мухортовым В.М. и кандидатом физ.-мат. наук Павленко А.В. Спектры КРС получены совместно с Разумной А.Г. и Анохиным А.С. Автор выражает искреннюю благодарность за обсуждение результатов рентгенодифракционного исследования кандидатам физ.-мат. наук Буниной О.А., Головко Ю.И. и Захарченко И.Н.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трёх глав, выводов, списка цитируемой литературы из 139 источников и списка публикаций автора, изложенных на 116 страницах, включая 40 рисунков и 11 таблиц.

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель работы, задачи, положения, выносимые на защиту, научная новизна и список собственных публикаций автора.

Первая глава содержит аналитический обзор литературы, содержащий обоснование актуальности исследования сегнетоэлектрических тонких пленок и их применения. Особое внимание уделено влиянию напряжений (возникающих в материале из-за осаждения на подложку) на структуру и свойства материала, а также релаксации этих напряжений в тонкопленочных структурах. Рассмотрены возможности изменения напряженного состояния и особенности его изменения различными способами. В конце приведены выводы из аналитического обзора литературы.

Вторая глава содержит условия и особенности получения исследованных эпитаксиальных гетероструктур, а также описание экспериментальных методов, использованных в работе.

В третьей главе описаны основные результаты по двум исследованным группам эпитаксиальных гетероструктур на подложках М^0: титаната бария-стронция; феррита висмута. Для каждой исследованной группы определены основные кристаллографические характеристики, определены деформации

(вызванные несоответствием параметров подложки и пленки), а также для пленок с электродами найдено влияние напряжений на диэлектрические свойства тонкопленочных гетероструктур.

В четвертой главе описаны основные результаты по гетероструктурам ниобата бария стронция на полупроводниковых подложках Si с использованием и без подслоя титаната бария-стронция. Исследуются зависимости вольт-фарадных характеристик от деформаций элементарной ячейки, вызванной напылением на подложку. Для сравнения были получены и исследованы гетероструктуры титаната бария-стронция на полупроводниковой подложке Si.

В заключении сформулированы основные результаты и выводы работы.

1. Структурные особенности и их влияние на свойства тонких плёнок сегнетоэлектриков и мультиферроиков с перовскитной

структурой (обзор литературы)

Сегнетоэлектрические материалы - материалы, обладающие в определенном диапазоне температур спонтанной поляризацией. Отличительными особенностями сегнетоэлектриков являются также наличие пьезоэлектрического и пироэлектрического эффектов, высокие значения диэлектрической проницаемости, зависимость показателя преломления от величины приложенного электрического поля. На сегодняшний момент известно более 300 сегнетоэлектрических материалов. Электрические свойства этих материалов могут быть использованы для создания устройств в сверхвысокочастотном диапазоне (линии задержки, фазовращатели, варакторы и др.), микроактюаторов и энергонезависимой памяти.

Тонкопленочные структуры сегнетоэлектрических материалов привлекают огромное внимание, так как в них могут претерпеть значительные изменения диэлектрические, магнитные и др. свойства материалов, а также стать устойчивыми состояния, не реализуемые в объемных кристаллах и керамиках того же состава. Это происходит из-за наличия внутренних напряжений в слоях тонкопленочных структур, вызванных осаждением на монокристалличские подложки.

В качестве объектов для исследования в данной работе выбраны тонкопленочные эпитаксиальные гетероструктуры трёх материалов, проявляющих сегнетоэлектрические свойства: титанат бария-стронция, ниобат бария-стронция и феррит висмута.

Обзор литературы посвящен особенностям тонких пленок, как объектов исследования, влиянию напряжений, возникающих в тонких пленках при осаждении на подложку, на свойства этих пленок, а также возможностям

изменения напряжений в тонкопленочных структурах. Отдельно рассмотрено состояние дел в получении сегнетоэлектрических пленок на кремниевой подложке.

1.1. Особенности материалов в виде тонких плёнок

С каждым годом количество работ по исследованию материалов в виде тонких пленок растёт в связи с тем, что свойства тонких пленок могут существенно отличаться от свойств того же материала в виде кристаллов и керамики. Наглядным примером изменений свойств материала в тонкопленочном состоянии является феррит висмута. В отличие от крупнокристаллического состояния, в тонких пленках феррита висмута наблюдается гигантский магнитоэлектрический эффект (dE/dH = 3 В/см Э) [5], существенное увеличение величины спонтанной поляризации в 10 раз и возникновением ферромагнитного поведения (переключение намагниченности M0 ~ ± 5Гс) (рис. 1.1). Этот эффект имеет несколько возможных объяснений [6, 7]: напряжения в эпитаксиальных слоях; наличие дефектов структуры или примесных фаз в объемных образцах; разрушение спиральной спиновой структуры, приводящей к компенсации магнитных моментов. Легирование феррита висмута редкоземельными ионами (такими как Nd) также увеличивает магнитоэлектрический отклик, поскольку делает существование спиновой циклоиды энергетически невыгодным [8]. К тому же пленки BFO являются полупроводниками с шириной запрещенной зоны в видимом диапазоне при комнатной температуре - около 2.6-3.0 эВ (ширина запрещенной зоны зависит от напряжений, хотя и незначительно). Также в BFO присутствует фотогальванический эффект [9, 10] (photovoltaic effect) - вызванные светом носители заряда двигаются под действием внутреннего электрического поля (вызванного отсутствием центросимметрии решетки) и тем самым может вызвать фотоэдс больше чем ширина запрещенной зоны. BFO проявляет явление хромизма - изменение поглощения света при приложении внешнего воздействия, такого как электрическое поле (электрохромизм) или магнитное поле (магнитохромизм).

Рис. 1.1 а) Сегнетоэлектрический гистерезис объемного образца - (111) crystal и тонкой пленки - (111) film BiFeO3; б) Намагничивание объемного образца - (111) crystal и тонкой пленки - (111) film BiFeO3 [11]

Одной из наиболее актуальных проблем физики конденсированного состояния и материаловедения, является управление свойствами материалов, то есть контролируемое изменение свойств. Свойства и фазовое состояние сегнетоэлектрических материалов можно изменить при помощи температуры, давления, состава и напряжений. Так как исследование сегнетоэлектрических материалов стимулируется их использованием в качестве функциональных материалов для применения в устройствах, то диапазон рабочих давлений и температур ограничен (обычно, наоборот, требуется стабильность свойств в рабочем диапазоне температур и давлений). Объемные сегнетоэлектрические материалы не выдерживают даже не очень больших величин напряжений (обычно < 0.1% деформации элементарной ячейки), поэтому для подобных материалов традиционным способом управления свойствами является создание твердых растворов и подбор их состава, обладающего необходимыми свойствами.

Особенностью тонкопленочных структур является то, что они способны выдержать гораздо большее не гидростатичное напряжение чем объемные кристаллы. В достаточно тонких пленках удается достичь напряжений, соответствующих нескольким процентам деформации (самые большие значения двумерных деформаций удалось получить в тонких пленках BiFeO3 равное 6% [6]).

Таким образом, для тонких пленок, напряжения являются еще одним параметром, позволяющим управлять свойствами (диапазон изменения свойств, зачастую, даже шире, чем в случае изменения состава), что открывает возможность не только изменения свойств в более широком диапазоне за счет наличия двух параметров (состава и напряжений), но и не меняя состава материала получать требуемые свойства для различных прикладных задач. В связи с чем тонкопленочные структуры являются крайне перспективными материалами и с каждым годом все более востребованы. Кроме того, тонкопленочные структуры сегнетоэлектриков, наряду с керамиками и монокристаллами, также применимы для создания сверхвысокочастотных устройств, энергонезависимой памяти и др. (табл. 1.1).

Таблица 1.1 Применение сегнетоэлектрических пленок [12].

Вид применения Необходимые свойства Предполагаемый для применения хим. состав Толщина, мкм

Конденсаторы Высокая диэлектрическая проницаемость, низкие диэлектрические потери, высокое пробивное напряжение (Ба,8г)ТЮз (РЪ,Ьа)(7г,Т1)Оз РЪ(М^№)Оз БгБ12Та2О9 0.1 - 0.5

Энергонезависимая память Высокая остаточная поляризация, низкое коэрцитивное поле, большое число циклов переключения РЪ(7г,Т1)Оз (РЪ,Ьа)ТЮз Б14Т1зО12 BaMgF4 БгБ12Та2О9 0.1 - о.з

Динамическая память с произвольной выборкой Высокая диэлектрическая проницаемость, высокое пробивное напряжение (Ба,8г)ТЮз РЪ^г^Оз (РЪ,Ьа)ТЮз БгБ12Та2О9 0.2 - 0.5

Микроактюаторы Пьезоэлектричество (РЪ,Ьа)(7г,Т1)Оз РЪ(М^№)Оз 1 - 10

Световоды, линии задержки Электрооптические явления (ик)№Оз (РЪ,Ьа)(7г,Т1)Оз (8г,Ба)ШОб 0.2 - 5

Дефлекторы Фоторефракция (ик)№Оз (РЪ,Ьа)(7г,Т1)Оз (8г,Ба)ШОб 0.2 - 5

Частотные умножители Высокая эффективность генерации гармоник высших порядков (ик)№Оз (РЪ,Ьа)(7г,Т1)Оз (8г,Ба)ШОб 0.2 - 5

Для тонких пленок существуют экспериментальные и теоретические исследования о предельной толщине, меньше которой отсутствуют сегнетоэлектрические свойства материала. Так экспериментально сегнетоэлектричество наблюдалось в пленках РЬТЮ3 до толщины в 3 элементарных ячейки (~1.2 нм) [13], в пленках BFO до 5 элементарных ячеек (~2нм) [14], а в пленках ВаТЮ3 до толщины, по одним данным до 7 элементарных ячеек (~2.8 нм) [15], по другим до 4 (~1.6нм) [16], что согласуется с теоретическими данными - 3 элементарных ячейки для РЬТЮ3 [17] и 6 элементарных ячеек для BaTiO3 [18]. Стабилизация сегнетоэлектричества в ультратонких пленках является сложной задачей из-за того, что неполная экранировка на границе раздела металл-сегнетоэлектрик может неблагоприятно влиять на поляризацию [19-21]. Однако в теории показано, что определенные комбинации металл-сегнетоэлектрик помогают укреплению сегнетоэлектрического состояния вплоть до пленок толщиной в одну элементарную ячейку [19].

Что касается конкретных перспектив применения подобных материалов, то на данный момент тонкопленочные варакторы титаната бария-стронция уже применяются в резонаторах, фазовращателях и линиях задержки в микроволновом диапазоне [22-25]. Так, например, уже был создан лабораторный образец электронно-перестраиваемого микрополоскового резонатора на основе пленки BST (рис. 1.2) [26]. Одной из важнейших характеристик резонаторов является собственная добротность, которая при изменении диэлектрической проницаемости не должна сильно изменяться. Установлено, что при изменении управляющего напряжения микрополоскового резонатора на основе наноразмерных тонких пленок BST вплоть до 15В, собственная добротность остается практически неизменной и достигает величин > 100, повышение собственной добротности микрополосковых резонансных элементов, сопряженных с варакторами, до значений выше 100 позволит уменьшить вносимые потери сегнетоэлектрического фазовращателя до уровня 2 дБ [27]), необходимых для разработки перестраиваемых СВЧ устройств, характеристики которых превосходят традиционные аналоги. Так же был продемонстрирован фазовращатель на основе

тонкой пленки BST с низким уровнем шумов (не превышающим 3дб) и с максимальным дифференциальным фазовым сдвигом 260 градусов, общая длина фазовращателя составила 10.7мм [28].

Использование сегнетоэлектрических тонких пленок также открывает возможность создания интегральных чипов фазированных антенных решеток отражательного типа с высокой воспроизводимостью параметров СВЧ чипов. В настоящее время почти половина стоимости всей антенны составляет стоимость фазовращательных элементов, а так как традиционные фазовращательные элементы имеют значительные потери, то необходимы дополнительные устройства для их компенсации. Создание фазовращателя с минимальными потерями позволило бы удалить из конструкции антенны до 80 % различных активных устройств. Такой подход позволит в едином цикле создавать зеркало антенны, состоящей из нескольких тысяч планарных чипов. Именно это требование трудно удовлетворить при существующих подходах в разработке мобильных фазированных антенных решеток [28].

1.5 2,0 2.5 3.0 3.5

Frequency, GHz

Рис. 1.2 Конструкция электронно-перестраиваемого микрополоскового резонатора на наноразмерных пленках BST и его частотные характеристики [26].

1.2. Влияние напряжений, возникающих в тонкопленочных структурах, на их свойства

Как показано ранее, напряжения являются мощным инструментом изменения свойств материалов в том числе и сегнетоэлектрических. Причем, на свойства

влияет не только наличие напряжений, но и их тип - растягивающие или сжимающие, что, в большинстве случаев, определяется выбором подложки (в качестве параметра для выбора подложки используют несоответствие параметров элементарных ячеек пленки и подложки, которое определяется как = (а8 - аЪ)/аь, где а8 и аЪ - параметры элементарных ячеек в плоскости сопряжения подложки и объемного материала пленки соответственно). К тому же, из-за наличия напряжений в тонких пленках, зачастую, отличается температура и характер фазового перехода, а также в них могут образовываться новые фазовые состояния, не наблюдающиеся в объемных кристаллах и керамиках того же состава.

Одним из классических примеров влияния напряжений на свойства пленок является то, что в объемном кристалле ВаТЮз фазовый переход происходит при температуре в 130 С, однако в тонкой пленке при наличии достаточных сжимающих напряжений (например подложка (001^гТЮз соответствующая 2.2% несоответствия параметров) сегнетоэлектрическая фаза может сохраняется даже при 600 С. Возможность такого сдвига температуры фазового перехода позволяет перевести фазу, с искомыми для применения свойствами, в диапазон рабочих температур конкретного устройства. Так же в пленках БаТЮз по сравнению с объемным материалом наблюдается значительное увеличение остаточной поляризации (примерно в 2.5 раза на подложке ОуБеОз) [29]. Увеличение температуры фазового перехода наблюдалось также в пленках РЪТЮз [з0] и в пленках других составов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Стрюков, Даниил Валерьевич, 2018 год

Список литературы

1. Martin L.W. Thin-film ferroelectric materials and their applications / Martin L.W., Rappe A.M. // Nature Reviews Materials - 2016. - T. 2 - № 2 - C.1-15.

2. Schlom D.G. Elastic strain engineering of ferroic oxides / Schlom D.G., Chen L.Q., Fennie C.J., Gopalan V., Muller D.A., Pan X., Ramesh R., Uecker R. // MRS Bulletin - 2014. - T. 39 - № 2 - C.118-130.

3. Janolin P.-E. Strain on ferroelectric thin films / Janolin P.-E. // Journal of Materials Science - 2009. - T. 44 - C.5025-5048.

4. Ohtomo A. A high-mobility electron gas at the LaAlO3/SrTiO3 heterointerface / Ohtomo A., Hwang H.Y. // Nature - 2004. - T. 427 - C.423-426.

5. Wang J. Epitaxial BiFeO3 multiferroic thin film heterostructures / Wang J., Neaton J.B., Zheng H., Nagarajan V., Ogale S.B., Liu B., Viehland D., Vaithyanathan V., Schlom D.G., Waghmare U. V., Spaldin N.A., Rabe K.M., Wuttig M., Ramesh R. // Science - 2003. - T. 299 - C.1719-1722.

6. Zeches R.J. A strain-driven morphotropic phase boundary in bifeO3 / Zeches R.J., Rossell M.D., Zhang J.X., Hatt A.J., He Q., Yang C.H., Kumar A., Wang C.H., Melville A., Adamo C., Sheng G., Chu Y.H., Ihlefeld J.F., Erni R., Ederer C., Gopalan V., Chen L.Q., Schldin D.G., Spaldin N.A., Martin L.W., Ramesh R. // Science - 2009. - T. 326 - C.977-980.

7. Pyatakov A.P. Magnetoelectric and multiferroic media / Pyatakov A.P., Zvezdin A.K. // Uspekhi Fizicheskih Nauk - 2012. - T. 182 - № 6 - C.593.

8. Nan C.W. Multiferroic magnetoelectric composites: Historical perspective, status, and future directions / Nan C.W., Bichurin M.I., Dong S., Viehland D., Srinivasan G. // Journal of Applied Physics - 2008. - T. 103 - C.031101.

9. Yang S.Y. Photovoltaic effects in BiFeO3 / Yang S.Y., Martin L.W., Byrnes S.J., Conry T.E., Basu S.R., Paran D., Reichertz L., Ihlefeld J., Adamo C., Melville A., Chu Y.H., Yang C.H., Musfeldt J.L., Schlom D.G., Ager J.W., Ramesh R. // Applied Physics Letters - 2009. - T. 95 - C.062909.

10. Choi T. Switchable ferroelectric diode and photovoltaic effect in BiFeO3 / Choi T., Lee S., Choi Y.J., Kiryukhin V., Cheong S.W. // Science - 2009. - Т. 324 - С.63-66.

11. Logginov A.S. Magnetoelectrics: New type of tunable materials for microwave technique and spintronics / Logginov A.S., Pyatakov A.P., Zvezdin A.K. // Proceedings of SPIE - 2005. - Т. 5955 - С.595507.

12. Сигов А.С. Сегнетоэлектрические тонкие пленки в микроэлектронике / Сигов А.С. // Соросовский образовательный журнал - 1996. - Т. 10 - С.83-91.

13. Fong D.D. Ferroelectricity in Ultrathin Perovskite Films / Fong D.D. // Science - 2004. - Т. 304 - С.1650-1653.

14. Chu Y.H. Ferroelectric size effects in multiferroic BiFeO3 thin films / Chu Y.H., Zhao T., Cruz M.P., Zhan Q., Yang P.L., Martin L.W., Huijben M., Yang C.H., ZavalicheF., Zheng H., Ramesh R. // Applied Physics Letters - 2007. - Т. 90 - С.252906.

15. Soni R. Giant electrode effect on tunnelling electroresistance in ferroelectric tunnel junctions / Soni R., Petraru A., Meuffels P., Vavra O., Ziegler M., Kim S.K., Jeong D.S., Pertsev N.A., Kohlstedt H. // Nature Communications - 2014. - Т. 5 - С.5414.

16. Tenne D.A. Ferroelectricity in "Ultrathin BaTiO3 Films: Probing the Size Effect by Ultraviolet Raman Spectroscopy / Tenne D.A., Turner P., Schmidt J.D., Biegalski M., Li Y.L., Chen L.Q., Soukiassian A., Trolier-McKinstry S., Schlom D.G., Xi X.X., Fong D.D., Fuoss P.H., Eastman J.A., Stephenson G.B., Thompson C., Streiffer S.K. // Physical Review Letters - 2009. - Т. 103 - С.177601.

17. Ghosez P. A Microscopic Model of Ferroelectricity in Stress-free PbTiO3 Ultrathin Films / Ghosez P., Rabe K.M. // Applied Physics Letters - 1999. - Т. 76 - № 19 - С.2767-2769.

18. Junquera J. Critical thickness for ferroelectricity in perovskite thin films / Junquera J., Ghosez P. // Nature - 2003. - Т. 422 - С.506-509.

19. Sai N. Ferroelectricity in ultrathin perovskite films / Sai N., Kolpak A.M., Rappe A.M. // Physical Review B - 2005. - Т. 72 - С.020101.

20. Kolpak A.M. Short-circuit boundary conditions in ferroelectric PbTiO3 thin films / Kolpak A.M., Sai N., Rappe A.M. // Physical Review B - 2006. - Т. 74 -С.054112.

21. Jia C.-L. Unit-cell scale mapping of ferroelectricity and tetragonality in epitaxial ultrathin ferroelectric films. / Jia C.-L., Nagarajan V., He J.-Q., Houben L., Zhao T., Ramesh R., Urban K., Waser R. // Nature materials - 2007. - Т. 6 - С.64-69.

22. Scheele P. Continuously tunable impedance matching network using ferroelectric varactors IEEE, 2005. - 603-606с.

23. Kuylenstierna D. Composite right/left handed transmission line phase shifter using ferroelectric varactors / Kuylenstierna D., Vorobiev A., Linner P., Gevorgian S. // IEEE Microwave and Wireless Components Letters - 2006. - Т. 16 - № 4 - С.167-169.

24. Mahmud A. A 1-GHz active phase shifter with a ferroelectric varactor / Mahmud A., Kalkur T.S., Jamil A., Cramer N. // IEEE Microwave and Wireless Components Letters - 2006. - Т. 16 - № 5 - С.261-263.

25. Deleniv A. Tunable ferroelectric filter-phase shifter / Deleniv A., Abadei S., Gevorgian S. // IEEE MTT-S Digest - 2003. - С.1267-1270.

26. Мухортов В.М. Применение наноразмерных пленок титаната бария -стронция для перестраиваемых сверхвысокочастотных устройств / Мухортов В.М., Масычев С.И., Головко Ю.И., Чуб А.В., Мухортов В.М. // Журнал технической физики - 2006. - Т. 76 - № 10 - С.106-109.

27. Мухортов В.М.Гетероструктуры на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок: получение, свойства и применение / В. М. Мухортов, Ю. И. Юзюк - Ростов н/Д: изд-во ЮНЦ РАН, 2008.- 230c.

28. Воротилов К.А.Интегрированные сегнетоэлектрические устройства / К. А. Воротилов, В. М. Мухортов, А. С. Сигов / под ред. А.С. Сигова. — Москва: Энергоматиздат, 2011.- 174c.

29. Choi K.J. Enhancement of ferroelectricity in strained BaTiO3 thin films. / Choi K.J., Biegalski M., Li Y.L., Sharan A., Schubert J., Uecker R., Reiche P., Chen Y.B., Pan X.Q., Gopalan V., Chen L.-Q., Schlom D.G., Eom C.B. // Science - 2004. - Т. 306 -С.1005-9.

30. Streiffer S.K. Observation of Nanoscale 180° Stripe Domains in Ferroelectric PbTiO3 Thin Films / Streiffer S.K., Eastman J.A., Fong D.D., Thompson C., Munkholm A., Ramana Murty M. V., Auciello O., Bai G.R., Stephenson G.B. // Physical Review

Letters - 2002. - T. 89 - № 6 - C.067601.

31. Haeni J.H. Room-temperature ferroelectricity in strained SrTiO3 / Haeni J.H., Irvin P., Chang W., Uecker R., Reiche P., Li Y.L., Choudhury S., Tian W., Hawley M.E., Craigo B., Tagantsev A.K., Pan X.Q., Streiffer S.K., Chen L.Q., Kirchoefer S.W., Levy J., Schlom D.G. // Nature - 2004. - T. 430 - C.758-761.

32. Béa H. Evidence for Room-Temperature Multiferroicity in a Compound with a Giant Axial Ratio / Béa H., Dupé B., Fusil S., Mattana R., Jacquet E., Warot-Fonrose B., Wilhelm F., Rogalev A., Petit S., Cros V., Anane A., Petroff F., Bouzehouane K., Geneste G., Dkhil B., Lisenkov S., Ponomareva I., Bellaiche L., Bibes M., Barthélémy A. // Physical Review Letters - 2009. - T. 102 - C.217603.

33. Ihlefeld J.F. Scaling Effects in Perovskite Ferroelectrics: Fundamental Limits and Process-Structure-Property Relations / Ihlefeld J.F., Harris D.T., Keech R., Jones J.L., Maria J.P., Trolier-McKinstry S. // Journal of the American Ceramic Society - 2016.

- T. 99 - № 8 - C.2537-2557.

34. Seidel J. Conduction at domain walls in oxide multiferroics / Seidel J., Martin L.W., He Q., Zhan Q., Chu Y.-H., Rother A., Hawkridge M.E., Maksymovych P., Yu P., Gajek M., Balke N., Kalinin S. V., Gemming S., Wang F., Catalan G., Scott J.F., Spaldin N.A., Orenstein J., Ramesh R. // Nature Materials - 2009. - T. 8 - № 3 - C.229-234.

35. Maksymovych P. Dynamic Conductivity of Ferroelectric Domain Walls in BiFeO3 / Maksymovych P., Seidel J., Chu Y.H., Wu P., Baddorf A.P., Chen L.-Q., Kalinin S. V., Ramesh R. // Nano Letters - 2011. - T. 11 - № 5 - C.1906-1912.

36. Farokhipoor S. Conduction through 71° Domain Walls in BiFeO3 Thin Films / Farokhipoor S., Noheda B. // Physical Review Letters - 2011. - T. 107 - C. 127601.

37. Guyonnet J. Conduction at Domain Walls in Insulating Pb(Zr0.2Ti0.8)03 Thin Films / Guyonnet J., Gaponenko I., Gariglio S., Paruch P. // Advanced Materials - 2011.

- T. 23 - C.5377-5382.

38. Sluka T. Free-electron gas at charged domain walls in insulating BaTiO3 / Sluka T., Tagantsev A.K., Bednyakov P., Setter N. // Nature Communications - 2013. -T. 4 - C.1808.

39. Meier D. Anisotropic conductance at improper ferroelectric domain walls /

Meier D., Seidel J., Cano A., Delaney K., Kumagai Y., Mostovoy M., Spaldin N.A., Ramesh R., Fiebig M. // Nature Materials - 2012. - Т. 11 - № 4 - С.284-288.

40. Wu W. Conduction of Topologically Protected Charged Ferroelectric Domain Walls / Wu W., Horibe Y., Lee N., Cheong S.-W., Guest J.R. // Physical Review Letters - 2012. - Т. 108 - С.077203.

41. Schröder M. Conducting Domain Walls in Lithium Niobate Single Crystals / Schröder M., Haußmann A., Thiessen A., Soergel E., Woike T., Eng L.M. // Advanced Functional Materials - 2012. - Т. 22 - С.3936-3944.

42. Folkman C.M. Stripe domain structure in epitaxial (001) BiFeO3 thin films on orthorhombic TbScO3 substrate / Folkman C.M., Baek S.H., Jang H.W., Eom C.B., Nelson C.T., Pan X.Q., Li Y.L., Chen L.Q., Kumar A., Gopalan V., Streiffer S.K. // Applied Physics Letters - 2009. - Т. 94 - С.251911.

43. Guo R. Photovoltaic property of BiFeO 3 thin films with 109° domains / Guo R., You L., Chen L., Wu D., Wang J. // Applied Physics Letters - 2011. - Т. 99 -С.122902.

44. Sando D. BiFeO 3 epitaxial thin films and devices: past, present and future / Sando D., Barthélémy A., Bibes M. // Journal of Physics: Condensed Matter - 2014. - Т. 26 - С.473201.

45. Jang H.W. Domain Engineering for Enhanced Ferroelectric Properties of Epitaxial (001) BiFeO3 Thin Films / Jang H.W., Ortiz D., Baek S.-H., Folkman C.M., Das R.R., Shafer P., Chen Y., Nelson C.T., Pan X., Ramesh R., Eom C.-B. // Advanced Materials - 2009. - Т. 21 - С.817-823.

46. Оура К.Введение в физику поверхности / К. Оура, В. Г. Лифшиц, А. А. Саранин, А. В. Зотов, М. Катаяма - Москва: "Наука," 2005.- 499c.

47. Matthews J.W. Defects in epitaxial multilayers / Matthews J.W., Blakeslee A.E. // Journal of Crystal Growth - 1974. - Т. 27 - С.118-125.

48. Sharma A. Pyroelectric response of ferroelectric thin films / Sharma A., Ban Z.-G., Alpay S.P., Mantese J. V. // Journal of Applied Physics - 2004. - Т. 95 - № 7 -С.3618-3625.

49. Sun H.P. Evolution of dislocation arrays in epitaxial BaTiO3 thin films grown

on (100) SrTiO3 / Sun H.P., Tian W., Pan X.Q., Haeni J.H., Schlom D.G. // Applied Physics Letters - 2004. - Т. 84 - № 17 - С.3298-3300.

50. Овидько И.А. Дислокации несоответствия в тонких пленках на пластически деформированных подложках / Овидько И.А., Шейнерман А.Г. // Физика твердого тела - 2002. - Т. 44 - № 7 - С.1243-1248.

51. Harigai T. Structural and dielectric properties of perovskite-type artificial superlattices / Harigai T., Nam S.-M., Kakemoto H., Wada S., Saito K., Tsurumi T. // Thin Solid Films - 2006. - Т. 509 - С.13-17.

52. Pertsev N.A. Effect of Mechanical Boundary Conditions on Phase Diagrams of Epitaxial Ferroelectric Thin Films / Pertsev N.A., Zembilgotov A.G., Tagantsev A.K. // Physical Review Letters - 1998. - Т. 80 - № 9 - С.1988-1991.

53. Pertsev N.A. Phase transitions and strain-induced ferroelectricity in SrTiO3 epitaxial thin films / Pertsev N.A., Tagantsev A.K., Setter N. // Physical Review B - 2000. - Т. 61 - № 2 - С.825-829.

54. Pertsev N.A. Erratum: Phase transitions and strain-induced ferroelectricity in SrTiO3 epitaxial thin films [Phys. Rev. B 61, R825 (2000)] / Pertsev N.A., Tagantsev A.K., Setter N. // Physical Review B - 2002. - Т. 65 - С.219901.

55. Shirokov V.B. Phenomenological theory of phase transitions in epitaxial BaxSr1-xTiO3 thin film / Shirokov V.B., Yuzyuk Y.I., Dkhil B., Lemanov V. V. // Physical Review B - 2009. - Т. 79 - С.144118.

56. Tao Y.M. Effects of anisotropic in-plane strains on the phase diagram of BaxSr1-xTiO3thin film / Tao Y.M., Wu Y.Z. // Journal of Applied Physics - 2007. - Т. 101 - С.024111.

57. Pertsev N.A. Phase diagrams and physical properties of single-domain epitaxial Pb(Zr1-xTix)O3 thin films / Pertsev N.A., Kukhar V.G., Kohlstedt H., Waser R. // Physical Review B - 2003. - Т. 67 - С.054107.

58. Ghosez P.First-Principles Modeling of Ferroelectric Oxide Nanostructures / P. Ghosez, J. Junquera - American Scientific Publisher, 2006.- 149c.

59. Grünebohm A. Ab initio phase diagram of BaTiO3 under epitaxial strain revisited / Grünebohm A., Marathe M., Ederer C. // Applied Physics Letters - 2015. - Т.

107 - C.102901.

60. Koukhar V.G. Thermodynamic theory of epitaxial ferroelectric thin films with dense domain structures / Koukhar V.G., Pertsev N.A., Waser R. // Physical Review B -2001. - T. 64 - C.214103.

61. Schlom D.G. Strain Tuning of Ferroelectric Thin Films / Schlom D.G., Chen L.-Q., Eom C.-B., Rabe K.M., Streiffer S.K., Triscone J.-M. // Annual Review of Materials Research - 2007. - T. 37 - C.589-626.

62. Warusawithana M.P. A ferroelectric oxyde made directly on silicon / Warusawithana M.P., Cen C., Sleasman C.R., Woicik J.C., Li Y., Kourkoutis L.F., Klug J.A., Li H., Ryan P., Wang L.-P., Bedzyk M., Muller D.A., Chen L.-Q., Levy J., Schlom D.G. // Science - 2009. - T. 324 - C.367-370.

63. Vasudevarao A. Multiferroic Domain Dynamics in Strained Strontium Titanate / Vasudevarao A., Kumar A., Tian L., Haeni J.H., Li Y.L., Eklund C.-J., Jia Q.X., Uecker R., Reiche P., Rabe K.M., Chen L.Q., Schlom D.G., Gopalan V. // Physical Review Letters - 2006. - T. 97 - C.257602.

64. Vasudevarao A. Polarization rotation transitions in anisotropically strained SrTiO3 thin films / Vasudevarao A., Denev S., Biegalski M.D., Li Y., Chen L.-Q., Trolier-McKinstry S., Schlom D.G., Gopalan V. // Applied Physics Letters - 2008. - T. 92 - C.192902.

65. Denev S. Magnetic Color Symmetry of Lattice Rotations in a Diamagnetic Material / Denev S., Kumar A., Biegalski M.D., Jang H.W., Folkman C.M., Vasudevarao A., Han Y., Reaney I.M., Trolier-McKinstry S., Eom C.-B., Schlom D.G., Gopalan V. // Physical Review Letters - 2008. - T. 100 - C.257601.

66. Antons A. Tunability of the dielectric response of epitaxially strained SrTiO3 from first principles / Antons A., Neaton J.B., Rabe K.M., Vanderbilt D. // Physical Review B - 2005. - T. 71 - C.024102.

67. Biegalski M.D. Relaxor ferroelectricity in strained epitaxial SrTiO3 thin films on DyScO3 substrates / Biegalski M.D., Jia Y., Schlom D.G., Trolier-McKinstry S., Streiffer S.K., Sherman V., Uecker R., Reiche P. // Applied Physics Letters - 2006. - T. 88 - C.192907.

68. Biegalski M.D. Influence of anisotropic strain on the dielectric and ferroelectric properties of SrTiO3 thin films on DyScO3 substrates / Biegalski M.D., Vlahos E., Sheng G., Li Y.L., Bernhagen M., Reiche P., Uecker R., Streiffer S.K., Chen L.Q., Gopalan V., Schlom D.G., Trolier-McKinstry S. // Physical Review B - 2009. - T. 79 - C.224117.

69. He F. Lattice strain in epitaxial BaTiO3 thin films / He F., Wells B.O. // Applied Physics Letters - 2006. - T. 88 - C. 152908.

70. Zhao J. Epitaxial electro-optical BaTiO3 films by single-source metal - organic chemical vapour deposition / Zhao J., Fuflyigin V., Wang F., Norris P.E., Bouthiletteb L., Woodsb C. // Journal of Materials Chemistry - 1997. - T. 7 - № 6 - C.933-936.

71. Kim S. Preparation and crystal structure of BaTiO thin film on LaAlO3 substrates by acoating-pyrolysis process.pdf / Kim S., Manabe T., Yamaguchi I., T. Kumagai, S.Mizuta // Material Letters - 2002. - T. 52 - C.169-172.

72. Meier A.L. Phase stability of heteroepitaxial polydomain BaTiO3 thin films / Meier A.L., Desai A.Y., Wang L., Marks T.J., Wessels B.W. // Journal of Materials Research - 2007. - T. 22 - № 05 - C.1384-1389.

73. Trithaveesak O. Ferroelectric properties of epitaxial BaTiO3 thin films and heterostructures on different substrates / Trithaveesak O., Schubert J., Buchal C. // Journal of Applied Physics - 2005. - T. 98 - C.114101.

74. Allibe J. Optical properties of integrated multiferroic BiFeO3 thin films for microwave applications / Allibe J., Bougot-Robin K., Jacquet E., Infante I.C., Fusil S., Carrétéro C., Reverchon J.-L., Marcilhac B., Creté D., Mage J.-C., Barthélémy A., Bibes M. // Applied Physics Letters - 2010. - T. 96 - C.182902.

75. Schlom D.G. A Thin Film Approach to Engineering Functionality into Oxides / Schlom D.G., Chen L.-Q., Pan X., Schmehl A., Zurbuchen M.A. // Journal of the American Ceramic Society - 2008. - T. 91 - № 8 - C.2429-2454.

76. Yoshida K. Photoinduced electrical properties of Mn-doped BiFeO3 thin films prepared by chemical solution deposition Photoinduced electrical properties of Mn-doped BiFeO 3 thin fi lms prepared by chemical solution deposition / Yoshida K., Sakamoto W., Moriya M., Yogo T. // Japanese Journal of Applied Physics - 2014. - T. 53 -C.09PA17.

77. Lofland S.E. Epitaxy, texturing, and second-harmonic generation in BiFeO3 thin films / Lofland S.E., McDonald K.F., Metting C.J., Knoesel E., Murakami M., Aronova M.A., Fujino S., Wuttig M., Takeuchi I. // Physical Review B - 2006. - Т. 73 -С.092408.

78. Janolin P.-E. Strain engineering of perovskite thin films using a single substrate / Janolin P.-E., Anokhin A.S., Gui Z., Mukhortov V.M., Golovko Y.I., Guiblin N., Ravy S., Marssi M. El, Yuzyuk Y.I., Bellaiche L., Dkhil B. // Journal of Physics: Condensed Matter - 2014. - Т. 26 - С.292201.

79. Lin Y. Interface effects on highly epitaxial ferroelectric thin films / Lin Y., Chen C.L. // Journal of Materials Science - 2009. - Т. 44 - С.5274-5287.

80. Mader K.A. Electronic structure and bonding in epitaxially stabilized cubic iron silicides / Mader K.A., Kanel H. von, Baldereschi A. // Physical Review B - 1993. - Т. 48 - № 7 - С.4364-4372.

81. Ivanov M.S. Enhanced Magnetization and Ferroelectric Switching in Multiferroic BST/BNFO Superstructures / Ivanov M.S., Sherstyuk N.E., Mishina E.D., Sigov A.S., Mukhortov V.M., Moshnyaga V.T. // Ferroelectrics - 2012. - Т. 433 - № 1

- С.158-163.

82. Кхабири Г. Структура и динамика решетки гетероструктур на основе феррита висмута и титаната бария-стронция / Кхабири Г., Анохин А.С., Бунина О.А., Головко Ю.И., Мухортов В.М., Широков В.Б., Юзюк Ю.И., Simon P. // Физика твердого тела - 2013. - Т. 55 - № 12 - С.2383-2391.

83. Mukhortov V.M. Internal stress and the deformation phase transition in nanoscale barium-strontium titanate films / Mukhortov V.M., Golovko Y.I., Yuzyuk Y.I., Latush L.T., Zhigalina O.M., Kuskova A.N. // Crystallography Reports - 2008. - Т. 53 -№ 3 - С.502-507.

84. Bose S. Improved ferroelectric and leakage properties in symmetric BiFeO3/SrTiO3 superlattice / Bose S., Krupanidhi S.B. // Applied Physics Letters - 2007.

- Т. 90 - С.212902.

85. Mukhortov V.M. Barium-strotium titanate based ferroelectric heterostructures / Mukhortov V.M., Golovko Y.I., Zelenchuk P.A., Yuzyuk Y.I. // Integrated

Ferroelectrics - 2009. - T. 107 - № 1 - C.83-91.

86. Bellotti J. Tunable Dielectric Properties of BST Thin Films for RF/MW Passive Components / Bellotti J., Akdogan E.K., Safari A., Chang W., Kirchoefer S. // Integrated Ferroelectrics - 2002. - T. 49 - № 1 - C.113-122.

87. Kim W.J. Structural and microwave properties of ( Ba , Sr ) TiO 3 films grown by pulsed laser deposition / Kim W.J., Chang W., Qadri S.B., Pond J.M., Kirchoefer S.W., Horwitz J.S., Chrisey D.B. // Appl. Phys. A - 2000. - T. 70 - C.313-316.

88. Takeshima Y. Thickness Dependence of Characteristics for (Ba, Sr)TiO 3 Thin Films Prepared by Metalorganic Chemical Vapor Deposition / Takeshima Y., Tanaka K., Sakabe Y. // Japanese Journal of Applied Physics - 2000. - T. 39, Part 1 - № 9B -C.5389-5392.

89. Alpay S.P. Effect of the electrode layer on the polydomain structure of epitaxial PbZr0.2Ti0.803 thin films / Alpay S.P., Nagarajan V., Bendersky L.A., Vaudin M.D., Aggarwal S., Ramesh R., Roytburd A.L. // Journal of Applied Physics - 1999. - T. 85 -№ 6 - C.3271-3277.

90. Lee J.K. Direct observation of asymmetric domain wall motion in a ferroelectric capacitor / Lee J.K., Shin G.Y., Song K., Choi W.S., Shin Y.A., Park S.Y., Britson J., Cao Y., Chen L.-Q., Lee H.N., Oh S.H. // Acta Materialia - 2013. - T. 61 -C.6765-6777.

91. Wu J.S. Microstructure and misfit relaxation in SrTi03/SrRu03 bilayer films on LaAl03(100) substrates / Wu J.S., Jia C.L., Urban K., Hao J.H., Xi X.X. // Journal of Materials Research - 2001. - T. 16 - № 12 - C.3443-3450.

92. He F. Structural phase transition in epitaxial perovskite films / He F., Wells B.O., Ban Z.-G., Alpay S.P., Grenier S., Shapiro S.M., Si W., Clark A., Xi X.X. // Physical Review B - 2004. - T. 70 - C.235405.

93. Zheng Y. Critical properties of symmetric nanoscale metal-ferroelectric-metal capacitors / Zheng Y., Cai M.Q., Woo C.H. // Acta Materialia - 2010. - T. 58 - C.3050-3058.

94. Wang S.Z. Structures and dielectric performances of Mn/Y alternately doped BST films prepared by a novel preheating process / Wang S.Z., Liao J.X., Hu Y.M., Gong

F., Xu Z.Q., Wu M.Q. // Materials Chemistry and Physics - 2017. - T. 193 - C.50-56.

95. Selmi A. Dielectric relaxations in Ba0.85Sr0.15TiO3 thin films deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates by sol-gel method / Selmi A., Khaldi O., Mascot M., Jomni F., Carru J.C. // Journal of Materials Science: Materials in Electronics - 2016. - T. 27 -C.11299-11307.

96. Naganuma H. Structural, magnetic, and ferroelectric properties of multiferroic BiFeO3 film fabricated by chemical solution deposition / Naganuma H., Okamura S. // Journal of Applied Physics - 2007. - T. 101 - C.09M103.

97. Kyun Lee S. Epitaxial growth of multiferroic BiFeO 3 thin films with (101) and (111) orientations on (100) Si substrates / Kyun Lee S., Ho Choi B., Hesse D. // Applied Physics Letters - 2013. - T. 102 - C.242906.

98. Woo D.C. Pyroelectric Properties of Sr0.6Ba0.4Nb2O6 Thin Films / Woo D.C., Lee C.J., Kim J.-J., Lee H.Y. // Ferroelectrics - 2009. - T. 385 - № 1 - C.682-688.

99. Dubourdieu C. Oxides heterostructures for nanoelectronics / Dubourdieu C., Gelard I., Salicio O., Girons G. Saint, Vilquin B., Hollinger G. // International Journal of Nanotechnology - 2010. - T. 7 - C.320.

100. Droopad R. Epitaxial oxides on silicon grown by molecular beam epitaxy / Droopad R., Yu Z., Ramdani J., Hilt L., Curless J., Overgaard C., Edwards J.L., Finder J., Eisenbeiser K., Wang J., Kaushik V., Ngyuen B.-Y., Ooms B. // Journal of Crystal Growth - 2001. - T. 227-228 - C.936-943.

101. Mori H. Epitaxial Growth of SrTiO 3 Films on Si(100) Substrates Using a Focused Electron Beam Evaporation Method / Mori H., Ishiwara H. // Japanese Journal of Applied Physics - 1991. - T. 30 - № 8A - C.L1415-L1417.

102. Yu Z. Epitaxial oxide thin films on Si(001) / Yu Z., Ramdani J., Curless J.A., Overgaard C.D., Finder J.M., Droopad R., Eisenbeiser K.W., Hallmark J.A., Ooms W.J., Kaushik V.S. // Journal of Vacuum Science & Technology B: Microelectronics and Nanometer Structures - 2000. - T. 18 - № 4 - C.2139.

103. McKee R.A. Crystalline Oxides on Silicon: The First Five Monolayers / McKee R.A., Walker F.J., Chisholm M.F. // Physical Review Letters - 1998. - T. 81 -№ 14 - C.3014-3017.

104. Norga G.J. Solid phase epitaxy of SrTiO3 on (Ba,Sr)OSi(100): The relationship between oxygen stoichiometry and interface stability / Norga G.J., Marchiori C., Rossel C., Guiller A., Locquet J.P., Siegwart H., Caimi D., Fompeyrine J., Seo J.W., Dieker C. // Journal of Applied Physics - 2006. - T. 99 - C.084102.

105. Baek S.-H. Epitaxial integration of perovskite-based multifunctional oxides on silicon / Baek S.-H., Eom C.-B. // Acta Materialia - 2013. - T. 61 - C.2734-2750.

106. Wang J. Epitaxial BiFeO3 thin films on Si / Wang J., Zheng H., Ma Z., Prasertchoung S., Wuttig M., Droopad R., Yu J., Eisenbeiser K., Ramesh R. // Applied Physics Letters - 2004. - T. 85 - № 13 - C.2574-2576.

107. Yang S.Y. Metalorganic chemical vapor deposition of lead-free ferroelectric BiFeO3 films for memory applications / Yang S.Y., Zavaliche F., Mohaddes-Ardabili L., Vaithyanathan V., Schlom D.G., Lee Y.J., Chu Y.H., Cruz M.P., Zhan Q., Zhao T., Ramesh R. // Applied Physics Letters - 2005. - T. 87 - C.102903.

108. Jang H.W. Epitaxial (001) BiFeO3 membranes with substantially reduced fatigue and leakage / Jang H.W., Baek S.H., Ortiz D., Folkman C.M., Eom C.B., Chu Y.H., Shafer P., Ramesh R., Vaithyanathan V., Schlom D.G. // Applied Physics Letters -2008. - T. 92 - C.062910.

109. Li J. Dramatically enhanced polarization in (001), (101), and (111) BiFeO3thin films due to epitiaxial-induced transitions / Li J., Wang J., Wuttig M., Ramesh R., Wang N., Ruette B., Pyatakov A.P., Zvezdin A.K., Viehland D. // Applied Physics Letters - 2004. - T. 84 - № 25 - C.5261-5263.

110. Jang H.W. Strain-Induced Polarization Rotation in Epitaxial (001) <math display="inline"> <msub> <mi>BiFeO</mi> <mn>3</mn> </msub> </math> Thin Films / Jang H.W., Baek S.H., Ortiz D., Folkman C.M., Das R.R., Chu Y.H., Shafer P., Zhang J.X., Choudhury S., Vaithyanathan V., Chen Y.B., Felker D.A., Biegalski M.D., Rzchowski M.S., Pan X.Q., Schlom D.G., Chen L.Q., Ramesh R., Eom C.B. // Physical Review Letters - 2008. - T. 101 - C.107602.

111. Bakaul S.R. Single crystal functional oxides on silicon / Bakaul S.R., Serrao C.R., Lee M., Yeung C.W., Sarker A., Hsu S.-L., Yadav A.K., Dedon L., You L., Khan A.I., Clarkson J.D., Hu C., Ramesh R., Salahuddin S. // Nature Communications - 2016.

- T. 7 - C.10547.

112. Muller K.A. SrTiO3: an intrinsic quantum paraelectric below 4K / Muller K.A., Burkard H. // Phys. Rev. B - 1979. - T. 19 - № 7 - C.3593.

113. Lemanov V. Phase transitions and glasslike behavior in Sr1-xBaxTiO3 / Lemanov V., Smirnova E., Syrnikov P., Tarakanov E. // Physical Review B - 1996. - T. 54 - № 5 - C.3151-3157.

114. Neurgaonkar R.R. Development and Modification of Photorefractive Properties in the Tungsten Bronze Family Crystals / Neurgaonkar R.R., Cory W.K., Oliver J.R., Ewbank M.D., Hall W.F. // Optical Engineering - 1987. - T. 26 - № 5 -C.392-405.

115. Neurgaonkar R.R. Piezoelectricity in tungsten bronze crystals / Neurgaonkar R.R., Oliver J.R., Cory W.K., Cross L.E., Viehlandt D. // Ferroelectrics - 1994. - T. 160

- № 1 - C.265-276.

116. Glass A.M. Investigation of the Electrical Properties of Sr 1- x Ba x Nb 2 O 6 with Special Reference to Pyroelectric Detection / Glass A.M. // Journal of Applied Physics - 1969. - T. 40 - № 12 - C.4699-4713.

117. Infortuna A.Pulsed Laser Deposition of ( Srba ) Nb 2 O 6 Thin Films and Their Properties / A. Infortuna - EPFL: thesis №3327, 2005.- 188c.

118. Rivera J.-P. On the birefringence of magnetoelectric BiFeO3 / Rivera J.-P., Schmid H. // Ferroelectrics - 1997. - T. 204 - № 1 - C.23-33.

119. Kumar A. Linear and nonlinear optical properties of BiFeO3 / Kumar A., Rai R.C., Podraza N.J., Denev S., Ramirez M., Chu Y.H., Martin L.W., Ihlefeld J., Heeg T., Schubert J., Schlom D.G., Orenstein J., Ramesh R., Collins R.W., Musfeldt J.L., Gopalan V. // Applied Physics Letters - 2008. - T. 92 - C.121915.

120. Gujar T.P. Nanocrystalline and highly resistive bismuth ferric oxide thin films by a simple chemical method / Gujar T.P., Shinde V.R., Lokhande C.D. // Materials Chemistry and Physics - 2007. - T. 103 - C.142-146.

121. Fruth V. Preparation of BiFeO3films by wet chemical method and their characterization / Fruth V., Tenea E., Gartner M., Anastasescu M., Berger D., Ramer R., Zaharescu M. // Journal of the European Ceramic Society - 2007. - T. 27 - C.937-940.

122. Catalan G. Physics and applications of bismuth ferrite / Catalan G., Scott J.F. // Advanced Materials - 2009. - Т. 21 - С.2463-2485.

123. Sosnowska I. Spiral magnetic ordering in bismuth ferrite / Sosnowska I., Peterlinneumaier T., Steichele E. // J. Phys. C: Solid State Phys. - 1982. - Т. 15 - С.4835-4846.

124. Звездин А.К. Фазовые переходы и гигантский магнитоэлектрический эффект в мультиферроиках / Звездин А.К., Пятаков А.П. // УФН - 2004. - Т. 174 -№ 4 - С.465-470.

125. Kuskova A.N. Thickness Dependence of the Domain Structure in Thin BST Films / Kuskova A.N., Zhigalina O.M., Gainutdinov R. V. // Ferroelectrics - 2015. - Т. 477 - № 1 - С.9-14.

126. Мухортов В.М. Влияние внутренних деформационных полей на управляемость наноразмерных сегнетоэлектрических пленок в планарном конденсаторе / Мухортов В.М., Головко Ю.И., Маматов А.А., Жигалина О.М., Кускова А.Н., Чувилин А.Л. // Физика твердого тела - 2010. - Т. 80 - № 3 - С.77-82.

127. Кускова А.Н.Особенности кристаллической и доменной структур и моделирование границы раздела эпитаксиальной системы BST/MgO : дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.07 / А. Н. Кускова - М., 2014.- 153c.

128. Головко Ю.И. Структурные фазовые переходы в наноразмерных сегнетоэлектрических пленках титаната бария - стронция / Головко Ю.И., Мухортов В.М., Юзюк Ю.И., Janolin P.E., Dkhil B. // Физика твердого тела - 2008. - Т. 50 - № 3 - С.467-471.

129. Анохин А.С. Фазовые переходы в пленках титаната бария-стронция на подложках MgO различной ориентации / Анохин А.С., Разумная А.Г., Юзюк Ю.И., Головко Ю.И., Мухортов В.М. // Физика твердого тела - 2016. - Т. 58 - № 10 -С.1956-1963.

130. Разумная А.Г. Сегнетоэлектрическая сверхрешетка на основе твердых растворов титаната бария-стронция / Разумная А.Г., Головко Ю.И., Лянгузов Н.В., Юзюк Ю.И., Широков В.Б., Verne D.P.J. // Физика твердого тела - 2015. - Т. 57 -

№ 11 - С.2181-2185.

131. Scalabrin A. Temperature dependence of the A1 and E optical phonons in BaTiO3 / Scalabrin A., Chaves A.S., Shim D.S., Porto S.P.S. // Physica Status Solidi (b)

- 1977. - Т. 79 - С.731-742.

132. Юзюк Ю.И. Спектры комбинационного рассеяния керамик , пленок и сверхрешеток сегнетоэлектрических перовскитов (Обзор) / Юзюк Ю.И. // Физика твердого тела - 2012. - Т. 54 - № 5 - С.963-993.

133. Тихонов Ю.А. Фазовые переходы в двух- и трехкомпонентных сверхрешетках перовскитов / Тихонов Ю.А., Разумная А.Г., Маслова О.А., Захарченко И.Н., Юзюк Ю.И., Verne D.P.J. // Физика твердого тела - 2015. - Т. 57

- № 3 - С.475-479.

134. Fukumura H. Raman scattering study of multiferroic BiFeO3 single crystal / Fukumura H., Harima H., Kisoda K., Tamada M., Noguchi Y., Miyayama M. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials - 2007. - Т. 310 - Ce367-e369.

135. Beekman C. Raman study of the phonon symmetries in BiFeO3 single crystals / Beekman C., Reijnders A.A., Oh Y.S., Cheong S.W., Burch K.S. // Physical Review B

- 2012. - Т. 86 - С.020403.

136. Palai R. Raman spectroscopy of single-domain multiferroic BiFeO3 / Palai R., Schmid H., Scott J.F., Katiyar R.S. // Physical Review B - 2010. - Т. 81 - С.064110.

137. Кхабири Г. Фононные и магнонные возбуждения в спектрах комбинационного рассеяния света эпитаксиальной пленки феррита висмута / Кхабири Г., Анохин А.С., Разумная А.Г., Юзюк Ю.И., Gueye I., Carcan B., Verne D.P.J. // Физика твердого тела, - 2014. - Т. 56 - № 12 - С.2420-2425.

138. Тихонов Ю.А. Исследование сверхрешеток BaTiO3/(Ba0.5,Sr0.5)TiO3/ SrTiO3 методами рентгеновской дифракции и комбинационного рассеяния света / Тихонов Ю.А., Захарченко И.Н., Маслова О. А., Юзюк Ю.И., Ortega N., Kumar A., Katiyar R.S. // Физика твердого тела - 2014. - Т. 56 - № 3 - С.573-576.

139. Molotskii M. Ferroelectric Domain Breakdown / Molotskii M., Rosenwaks Y., Rosenman G. // Annual Review of Materials Research - 2007. - Т. 37 - С.271-296.

Список публикаций автора

А1. Bunina O.A. Structural properties of composite thin films BiFeO3 - Baa8Sr02TiO3 / Bunina O.A., Zakharchenko I.N., Muchortov V.M., Stryukov D.V., Yuzyuk Yu.I. // Ferroelectrics. - 2012. - V. 439. -I.1. - P 67-73.

А2. Бунина О.А. Деформации решетки в эпитаксиальных тонких пленках на основе BiFeO3 и Ba0.8Sr0.2TiO3 на монокристаллических подложках (001)MgO / Бунина О.А., Стрюков Д.В., Головко Ю.И., Мухортов В.М. // Известия РАН. Серия «физическая». - 2014. - Т.78. - № 8. - С. 998-1001.

А3. Бунина О.А. Структура многослойных гетероструктур на основе феррита висмута и титаната бария-стронция / Бунина О.А., Стрюков Д.В., Головко Ю.И., Мухортов В.М. // Вестник Южного научного центра. - 2014. - Т. 3. - С. 24-28.

А4. Anokhin A.S. Direct transition from the rhombohedral ferroelectric to the paraelectric phase in a (Ba, Sr)TiO3 thin film on a (111) MgO substrate / Anokhin A.S., Yuzyuk Y.I., Lyanguzov N.V., Razumnaya A.G., Stryukov D.V., Bunina O.A., Golovko Y.I., Shirokov V.B., Mukhortov V.M., Marssi M.El / Europhysics letters. - 2015. - V. 112. - P. 47001

А5. Стрюков Д.В. Эффект поля в структуре металл - сегнетоэлектрик -полупроводник с использованием многослойного сегнетоэлектрика / Стрюков Д.В., Мухортов В.М., Бирюков С.В., Головко Ю.И. / Наука юга России. - 2017. - Т. 13. - № 1. - С. 18-24.

А6. Stryukov D.V. Lattice dynamics and structural distortions in the multiferroic (Ba,Sr)TiO3/(Bi,Nd)FeO3 heterostructures / Stryukov D.V., Razumnaya A.G., Golovko Yu I., Anokhin A.S., Lukyanchuk I.A., Shirokov V.B., Mukhortov V.M. // Thin Solid Films. - 2017. - V. 636. - P. 220-224

А7. Стрюков Д.В. Особенности сегнетоэлектрического состояния в двухслойных гетероструктурах на основе титаната бария-стронция / Стрюков Д.В.,

Мухортов В.М., Головко Ю.И., Бирюков С.В. / Физика твердого тела. - 2018. - Т. 60. - № 1. - С. 113-117.

А8. Павленко А.В. Структура и релаксация поляризованного состояния в тонких пленках Ba0.5Sr0.5Nb206 на подложке (001) Si / Павленко А.В., Стрюков Д.В., Мухортов В.М., Бирюков С.В. // Журнал технической физики - 2018. -Т. 88. - № 3. - С. 418-421.

А9. Стрюков Д.В. Структурные характеристики многослойных магнитоэлектрических пленок BiFeO3/Bac.8Sr0.2TiO3 / Стрюков Д.В. // Тезисы 64-й студенческой научной конференции. Ростов-на-Дону, 17-24 апреля 2012 г., Изд-во типография ЮФУ. 2012.

А10. Стрюков Д.В. Структурные характеристики многослойных магнитоэлектрических пленок BiFeO3/Bao.8Sr02TiO3 / Стрюков Д.В. // Тезисы VIII ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного Научного Центра РАН, Ростов-на-Дону, 11-26 апреля 2012 г. Изд-во ЮНЦ РАН. 2012.

А11. Бунина О.А. Структурные характеристики многослойных магнитоэлектрических пленок BiFeO3/Bao.8Sr02TiO3 / Бунина О.А., Стрюков Д.В., Захарченко И.Н., Головко Ю.И., Мухортов В.М. // Тезисы III Международного симпозиума Физика низкоразмерных систем, п. Лоо, 18-23 сентября 2012г. С. 42-45.

А12. Yuzyuk Yu.I. Structural properties of ferromagnetic/ferroelectric multilayers BiFeO3/Bao.8Sr02TiO3/ Yuzyuk Yu.I., Bunina O.A., Stryukov D.V., Zacharchenko I.N., Golovko Yu.I., Mukhortov V.M. // Abstract book of the International Symposium ISFD- 11th-RCBJSF August 20-24,2012, Ekaterinburg. P. 260.

А13. Стрюков Д.В. Деформации решетки в эпитаксиальных многослойных тонкопленочных структурах BiFeO3/Ba0.8Sr0.2TiO3 на подложке (001)Mg0 / Стрюков Д.В. // Тезисы IX ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного Научного Центра РАН, Ростов-на-Дону, 11-24 апреля 2013 г. Изд-во ЮНЦ РАН. 2013.

А14. Бунина О.А. Деформации решетки в эпитаксиальных тонких пленках на основе BiFeO3 и Ba08Sr02TiO3 на монокристаллических подложках (001)Mg0 / Бунина О.А., Стрюков Д.В., Головко Ю.И., Мухортов В.М. // Тезисы Второго международного междисциплинарного молодежного симпозиума «Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов» (LFPM), Ростов-на-Дону - Туапсе, 2-6 сентября 2013 г. Труды симпозиума в двух томах, Изд-во СКНЦ ВШ ЮФУ АПСН, Т. 2, С. 211-213.

А15. Стрюков Д.В. Тонкопленочные композиты титаната бария-стронция на монокристаллических подложках (001)Mg0 / Стрюков Д.В. // Тезисы XI ежегодной научной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного Научного Центра РАН, Ростов-на-Дону, 16-23 апреля 2015 г. Изд-во ЮНЦ РАН. 2015.

А16. Стрюков Д.В. Многслойные гетероструктуры на основе феррита висмута и титаната бария-стронция / Стрюков Д.В., Бунина О.А. // Тезисы национальной молодежной научной школы по современным методам исследований наносистем и материалов «Синхротронные и нейтронные исследования» (СИН-нано 2015), Москва, 6-11 июля 2015 г.

А17. Stryukov D.V. Strain Engineering in the Bismuth Ferrite Heterostructures / Stryukov D.V., Golovko Yu.I., Mukhortov V.M., Razumnaya A.G., Yuzyuk Yu.I. // Abstract book of the The 15th European Powder Diffraction conference EPDIC15, 12-15 June 2016, Bari, Italy. Abstract book, P.125.