mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2012-2-25-29mateltech-106Research ArticleМатериаловедение и технология. ДиэлектрикиMATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY. DIELECTRICSИНИЦИИРОВАНИЕ ПОЛЯРИЗОВАННОГО СОСТОЯНИЯ В ТОНКИХ ПЛЕНКАХ НИОБАТА ЛИТИЯ, СИНТЕЗИРОВАННЫХ НА ИЗОЛИРОВАННЫЕ КРЕМНИЕВЫЕ ПОДЛОЖКИINITIATION OF POLARIZED STATE IN LITHIUM NIOBATE THIN FILMS SYNTHESIZED ON ISOLATED SILICON SUBSTRATESКиселевД. А.KiselevD. A.

кандидат физ.−мат.наук, инженер кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков,  ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.,

кандидат физ.−мат.наук, инженер кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков,  ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.,

dm.kiselev@misis.ruЖуковР. Н.ZhukovR. N.

аспирант, инженер кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

аспирант, инженер кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

БыковА. С.BykovA. S.

ФГОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»,119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

ФГОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»,119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

МалинковичМ. Д.MalinkovichM. D.

кандидат физ.−мат. наук, доцент кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4,

кандидат физ.−мат. наук, доцент кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4,

malinkovich@yandex.ruПархоменкоЮ. Н.ParkhomenkoYu. N.

доктор физ.−мат. наук, профессор, зав. кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

доктор физ.−мат. наук, профессор, зав. кафедрой материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

ВыговскаяЕ. А.ВыговскаяЕ. A.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков, ФГАОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», 119049, г. Москва, Ленинский просп., д. 4.

ФГAОУ ВПО «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»РоссияNational Research University «MISiS»Russian Federation201216032015022529Copyright © Киселев Д.А., Жуков Р.Н., Быков А.С., Малинкович М.Д., Пархоменко Ю.Н., Выговская Е.А., 20152015Киселев Д.А., Жуков Р.Н., Быков А.С., Малинкович М.Д., Пархоменко Ю.Н., Выговская Е.А.Kiselev D.A., Zhukov R.N., Bykov A.S., Malinkovich M.D., Parkhomenko Y.N., Выговская Е.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/106

Методом атомно−силовой микроскопии в режиме силовой микроскопии пьезоотклика и Кельвин−моде построены картины распределения индуцированного состояния и поверхностного потенциала в тонких пленках ниобата лития, полученных осаждением на оксидированную подложку Si (100) методом высокочастотного магнетронного распыления. Используя электрическое поле, прикладываемое с помощью проводящего кантилевера, показано, что возможно сформировать и затем визуализировать индуцированное состояние поляризации. Установлено, что при измерении в режиме Кельвин−моды индуцированное состояние сохраняется значительно дольше, чем в режиме силовой микроскопии пьезоотклика.

In this work, an Atomic Force Microscope in the so−called Piezoresponse mode and Kelvin mode is used to image the grains, ferroelectric domains and surface potential in lithium niobate thin films. A RF magnetron sputter system was used to deposit LiNbO3 thin films on (100)−oriented Si substrates with SiO2 layer. Using the electric field from a biased conducting AFM tip, we show that possible to form and subsequently to visualize ferroelectric state. Also, we report surface charge retention on ferroelectric thin films by Kelvin probe microscope in comparison with the piezoresponse signal.

тонкие пленкиметод зонда Кельвинасиловая микроскопия пьезооткликаповерхностный потенциалниобат литияthin filmsKelvin modePiezoresponse Force MickroscopyNiobate Lithiumsurface potencialReferencesFeigelson, R. S. Epitaxial growth of lithium niobate thin films by the solid source MOCVD method / R. S. Feigelson // J. Cryst. Growth. − 1996. − V. 166. − P. 1.Feigelson, R. S. Epitaxial growth of lithium niobate thin films by the solid source MOCVD method / R. S. Feigelson // J. Cryst. Growth. − 1996. − V. 166. − P. 1.Tsukada, I. Pulsed−laser deposition of LiNbO3 in low gas pressure using pure ozone / I. Tsukada, S. Higuchi. // Jap. J. Appl. Phys. − 2004. − V. 43. − P. 5307.Tsukada, I. Pulsed−laser deposition of LiNbO3 in low gas pressure using pure ozone / I. Tsukada, S. Higuchi. // Jap. J. Appl. Phys. − 2004. − V. 43. − P. 5307.Lee, S. Y. Reduced optical losses in MOCVD grown lithium niobate thin films on sapphire by controlling nucleation density / S. Y. Lee, R. S. Feigelson // J. Cryst. Growth. − 1998. − V. 186. − P. 594.Lee, S. Y. Reduced optical losses in MOCVD grown lithium niobate thin films on sapphire by controlling nucleation density / S. Y. Lee, R. S. Feigelson // J. Cryst. Growth. − 1998. − V. 186. − P. 594.Киселев, Д. А. Пьезо− и пироэлектрические петли гистерезиса униполярных тонких пленок цирконата−титаната свинца / Д. А. Киселев, А. Л. Холкин, А. А. Богомолов, О. Н. Сергеева, Е. Ю. Каптелов, И. П. Пронин // ПЖТФ. − 2008. − Т. 34. − С. 28.Киселев, Д. А. Пьезо− и пироэлектрические петли гистерезиса униполярных тонких пленок цирконата−титаната свинца / Д. А. Киселев, А. Л. Холкин, А. А. Богомолов, О. Н. Сергеева, Е. Ю. Каптелов, И. П. Пронин // ПЖТФ. − 2008. − Т. 34. − С. 28.Gautier, B. Nanoscale observation of the distribution of the polarization orientation of ferroelectric domains in lithium niobate thin films / B. Gautier, V. Bornand // Thin Solid Films − 2006. − V. 515. − P. 1592.Gautier, B. Nanoscale observation of the distribution of the polarization orientation of ferroelectric domains in lithium niobate thin films / B. Gautier, V. Bornand // Thin Solid Films − 2006. − V. 515. − P. 1592.Bornand, V. Growth and nanoscale ferroelectric investigation of radiofrequency−sputtered LiNbO3 thin films / V. Bornand, B. Gautier, Ph. Papet // Mater. Chem. and Phys. − 2004. − V. 86. − P. 340.Bornand, V. Growth and nanoscale ferroelectric investigation of radiofrequency−sputtered LiNbO3 thin films / V. Bornand, B. Gautier, Ph. Papet // Mater. Chem. and Phys. − 2004. − V. 86. − P. 340.Жуков, Р. Н. Распространение поляризации сегнетоэлектрических зерен в электрически изолированных пленках ниобата лития / Р. Н. Жуков, Д. А. Киселев, М. Д. Малинкович, Ю. Н. Пар-хоменко, Е. А. Выговская, О. В. Торопова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники − 2011. − № 4. − С. 12—16.Жуков, Р. Н. Распространение поляризации сегнетоэлектрических зерен в электрически изолированных пленках ниобата лития / Р. Н. Жуков, Д. А. Киселев, М. Д. Малинкович, Ю. Н. Пар-хоменко, Е. А. Выговская, О. В. Торопова // Изв. вузов. Материалы электрон. техники − 2011. − № 4. − С. 12—16.Bornand, V. Growth technologies and studies of ferroelectric thin films−application to LiTaO3 and LiNbO3 materials / V. Bornand, Ph. Papet // Ferroelectrics. − 2003. − V. 288. − P. 187.Bornand, V. Growth technologies and studies of ferroelectric thin films−application to LiTaO3 and LiNbO3 materials / V. Bornand, Ph. Papet // Ferroelectrics. − 2003. − V. 288. − P. 187.Jonscher, A. K. Universal relaxation law / A. K. Jonscher. − London : Chelsea Dielectric Press, 1996. − 415 p..Jonscher, A. K. Universal relaxation law / A. K. Jonscher. − London : Chelsea Dielectric Press, 1996. − 415 p..Hong, S. Principle of ferroelectric domain imaging using atomic force microscope / S. Hong, J. Woo, H. Shin, J. U. Jeon, Y. E. Pak, E. L. Colla, N. Setter, E. Kim, K. No // J. Appl. Phys. − 2001. − V. 89. − P. 1377.Hong, S. Principle of ferroelectric domain imaging using atomic force microscope / S. Hong, J. Woo, H. Shin, J. U. Jeon, Y. E. Pak, E. L. Colla, N. Setter, E. Kim, K. No // J. Appl. Phys. − 2001. − V. 89. − P. 1377.Lim, D. G. Characteristics of LiNbO3 memory capacitors fabricated using a low thermal budget process / D. G. Lim, B. S. Jang, S. I. Moon, C. Y. Won, J. Yi // Solid−State Electr. − 2001. − V. 45. − P. 1159.Lim, D. G. Characteristics of LiNbO3 memory capacitors fabricated using a low thermal budget process / D. G. Lim, B. S. Jang, S. I. Moon, C. Y. Won, J. Yi // Solid−State Electr. − 2001. − V. 45. − P. 1159.Gautier, B. Nanoscale study of the ferroelectric properties of SrBi2Nb2O9 thin films grown by pulsed laser deposition on epitaxial Pt electrodes using atomic force microscope / B. Gautier, J.−R. Ducle-reb, M. Guilloux−Viry // Appl. Surf. Sci. − 2003. − V. 217. − P. 108.Gautier, B. Nanoscale study of the ferroelectric properties of SrBi2Nb2O9 thin films grown by pulsed laser deposition on epitaxial Pt electrodes using atomic force microscope / B. Gautier, J.−R. Ducle-reb, M. Guilloux−Viry // Appl. Surf. Sci. − 2003. − V. 217. − P. 108.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.