Механизм образования пленкообразующей среды при высокочастотном напылении сегнетокерамики состава BaxSr1-xTiO3

Рассмотрен механизм образования пленкообразующей среды при высокочастотном напылении пленок титаната бария стронция (Ba_xSr_1-xTiO₃) в кислороде. Исследование пленкообразующей среды методом масс-спектрометрии показало, что при распылении Ba_xSr_1-xTiO₃ в кислородной плазме энергия ионов кислорода 10^-17—10^-16 Дж достаточна для перевода многоатомных молекул с поверхности в газовую фазу и недостаточна для разрушения молекулы на составные компоненты как в веществе мишени, так и в газовой фазе. Анализ масс-спектров показал, что в диапазоне напряжений 450—550 В, в газовой фазе регистрируются ионизированные частицы с массовым числом 190—200, близкие к молярной массе соединения Ва_0,8Sr_0,2TiO_3±х. Выращенные поликристаллические пленки по химическому составу аналогичны составу мишени Ва_0,8Sr_0,2TiO₃. При увеличении напряжении смещения в пленкообразующей среде вместе с Ва_0,8Sr_0,2TiO_3±х регистрируются ионы с более низкими массами, причем концентрация числа ионов с низкой массой увеличивается с возрастанием напряжения смещения, а сформированные поликристаллические пленки, наряду с Ва_0,8Sr_0,2TiO₃, содержат соединения ВаTiO₃, SrTiO₃, ВаO и SrO. Показана динамика образования пленкообразующей среды при напылении пленок Ba_0,8Sr_0,2TiO₃. Установлены параметры высокочастотного разряда, условия и режимы, необходимые для воспроизводимого выращивания пленок Ba_xSr_1-xTiO₃.

1. Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрические устройства. М.: Энергоатомиздат; 2011. 175 с.

2. Мухортов В.М., Юзюк Ю.И. Гетероструктуры на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок: получение, свойства и применение. Ростов н/Д: Изд-во ЮНЦ РАН; 2008. 224 с.

3. Афанасьев М.С., Набиев А.Э., Чучева Г.В. Оптический мониторинг процесса осаждения сегнетоэлектрических пленок. Физика твердого тела. 2015; 57(7): 1354–1357.

4. Низкотемпературная плазма / под ред. В.С. Энгельшта, Б.А. Урюкова. В 11 т. Т. 1: Теория столба электрической дуги. Новосибирск: Наука;1990. 375 с.

5. Методы исследования плазмы: спектроскопия, лазеры, зонды / под ред. В. Лохте-Хольтгревена; пер. с англ. М.: Мир; 1971. 552 с.

6. Физика и техника низкотемпературной плазмы / под ред. С.В. Дресвина. М.: Атомиздат; 1972. 352 с.

7. Физические величины: справочник / под ред. И.С. Григорьева, Е.З. Мейлихова. М.: Энергоатомиздат; 1991. 1232 с.

8. Арцимович Л.А. Элементарная физика плазмы. 3-е изд. М.: Атомиздат; 1969. 191 с.

9. Жданов С.К., Курнаев В.А., Романовский М.К., Цветков И.В. Основы физических процессов в плазме и плазменных установках / под ред. В.А. Курнаева. М.: МИФИ; 2007. 368 с.

10. Оцуки Е.-Х. Взаимодействие заряженных частиц с твердыми телами / пер. с англ. М.: Мир;1985. 277 с.

11. Линдхард Й. Влияние кристаллической решетки на движение быстрых заряженных частиц / пер. с англ. Успехи физических наук. 1969; 99(2): 249—296. https://doi.org/10.3367/UFNr.0099.196910c.0249

12. Карзанов В.В., Королев Д.С. Ионное легирование кремния. Нижний Новгород: Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского; 2013. 21 с.

13. Данилин С.Б. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок. М.: Энергоатомиздат; 1989. 328 с.

14. Афанасьев М.С., Егоров В.К., Чучева Г.В., Лучников П.А., Буров А.В. Диагностика наноразмерных сегнетоэлектрических пленок на полупроводниковых и диэлектрических подложках методом РОР-спектроскопии. Наноматериалы и наноструктуры – XXI век. 2011; 2(3): 50—57.

15. Технология тонких пленок / под ред. Л. Майселла, Р. Глэнга; пер с англ. В 2 т. М.: Советское радио; 1977. Т. 1. 662 с.