автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Многослойные структуры на эффекте сильного поля в сегнетоэлектрических пленках

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

1. ПЛАНАРНЫЕ СТРУКТУРЫ НА ЭФФЕКТЕ СИЛЬНОГО УПРАВЛЯЮЩЕГО ПОЛЯ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПЛЕНКЕ

1.1 Электрически управляемые компоненты СВЧ электроники на сегнетоэлектриках.

1.2 Критерий сильного электрического поля для виртуального сегнетоэлектрика

1.3 Распределение электрического поля в планарных конденсаторах

1.4 Структурные характеристики пленок титаната стронция на сапфире

1.5 Нелинейные свойства конденсаторов с СЭ пленкой в высокотемпературной (Т > Тс) области

Выводы по главе

2. ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ СЭ ПЛЕНКИ

В СОСТАВЕ МНОГОСЛОЙНОЙ СТРУКТУРЫ

2.1. Диагностика проницаемости пленочного сегнетоэлектрика в составе планарного конденсатора

2.2. Двукратное изменение электрическим полем диэлектрической проницаемости виртуального сегнетоэлектрика

2.3. Температурное поведение проницаемости пленочных образцов титаната стронция

2.4. Рекристаллизация СЭ пленки и ее диэлектрическая проницаемость

2.5. Экстремальное поведение производной от обратной проницаемости пленок SrTiC>3 в режиме заданной поляризации 98 2.6. Электрострикционная поправка к диэлектрической проницаемости

СЭ пленки в многослойной структуре

Выводы по главе

3. РЕЛАКСАЦИЯ ЗАРЯДА В МДМ СТРУКТУРАХ

НА ТИТАНАТЕ СТРОНЦИЯ

3.1. Электропроводность МДМ структур на основе высокоомных кристаллов

3.2. Параметры контакта металл - титанат стронция

3.3. Остаточное электрическое поле в SrTi03.

Электрокалорическое исследование

3.4. Диагностика остаточного поля методом электрон-позитронной спектроскопии

3.5. Релаксация емкости при саморазряде

СЭ планарного конденсатора

3.6. Индуцированное электрическим полем необратимое изменение свойств планарного конденсатора

Выводы по главе

4. ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ СВОЙСТВА МНОГОСЛОЙНЫХ

СТРУКТУР С СЭ ПЛЕНКОЙ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ

4.1. Диэлектрические потери в сегнетоэлектриках со структурой перовскита

4.2. Избыточные потери в электродах планарного конденсатора с сегнетоэлектрической пленкой

4.3. Технические характеристики варактора на пленке SrTi

Технические достижения в области передачи и обработки информации стали возможными благодаря детальной информации о физических явлений в твердом теле. В радиоэлектронике наиболее массово представлены устройства на полупроводниках. Свойства полупроводниковых материалов позволяют решить широкий и в то же время ограниченный круг прикладных задач. Использование физических явлений в сегнетоэлектриках и ферритах открывает возможность его расширения.

СВЧ электроника долгое время была областью специальных применений. Окончание двадцатого века ознаменовалось переходом ее в разряд массового потребления: сотовая телефония, спутниковое телевидение, системы навигации и безопасности для транспорта, глобальная информационная сеть. В этих условиях более значимыми становятся требования к энергопотреблению, материа-лосбережению при производстве и к себестоимости СВЧ систем.

Основу перечня активных устройств СВЧ электроники составляют усилители, перестраиваемые фильтры, фазовращатели. До настоящего времени в них традиционно используются полупроводниковые диоды и транзисторы. Во второй половине двадцатого века начались активные исследования, связанные с применением сегнетоэлектрических материалов в СВЧ электронике.

Сорокалетняя (1960 - 2000 г.г.) история исследований, направленных на создание электрически перестраиваемых СВЧ устройств на сегнетоэлектриках, имеет два периода активности. Начальный этап связан с изучением диэлектрических свойств объемных сегнетоэлектриков в диапазоне сверхвысоких частот ( К. Bethe, О.Г. Вендик, И.В. Иванов, Ю.М. Поплавко), с разработкой технологии получения сегнетоэлектрических пленок (Т.Н. Вербицкая, В.Г. Дудкевич, Б.В. Ткачук, Ю.Я. Томашпольский) и с изучением их диэлектрических свойств.

Были созданы опытные образцы параметрических усилителей (О.Г. Вендик, И.В. Иванов, JI.T. Тер-Мартиросян) и фазовращателей (И.Г. Мироненко), содержащие, как правило, сосредоточенные планарные конденсаторы на пленках титаната стронция и твердого раствора титанат бария - титанат стронция.

С середины девяностых годов прошлого века наблюдается рост активности исследований, стимулированный перспективностью СВЧ устройств на ге-тероструктурах, содержащих пленки высокотемпературного сверхпроводника и сегнетоэлектрика. Новый этап протекает на фоне возросшего интереса к сег-нетоэлектрическим пленкам, вызванного их использованием в блоках памяти компьютерной техники. Существенно изменилась и география исследовательских центров. Над проблемой создания сегнетоэлектрических СВЧ устройств сегодня работают научные коллективы не только в России но и в США, Германии, Швеции, Корее. Активность исследований сегодня сосредоточена на следующих направлениях:

• развитие материаловедческой базы многослойных структур с сегнетоэлек-трической пленкой и разработка технологических методов синтеза пленок с совершенными структурными характеристиками;

• разработка взаимодополняющих экспериментальных и теоретических методов исследования влияния компонент многослойной структуры на диэлектрические и электропроводящие свойства СЭ пленки;

• моделирование процесса диссипации энергии электромагнитного поля в СЭ материалах и поиск способа снижения СВЧ диэлектрических потерь в многослойной структуре;

• создание управляемого элемента электроники СВЧ со стабильными характеристиками и улучшенными электроизоляционными свойствами.

Сегнетоэлектрические материалы обладают аномально высокой

2 3 диэлектрической проницаемостью. Различные по физической природе (электрическое, тепловое, механическое) воздействия на сегнетоэлек-трик вызывают изменение его проницаемости. Это качество материала позволяет реализовать СВЧ устройства с электрически управляемыми характеристиками.

Основными компонентами электрически управляемых СВЧ устройств являются конденсаторы (варакторы) и отрезки волноведущих линий. Ограничения принципиального характера на номиналы емкостей и волновых сопротивлений передающих линий делают проблематичным включение в состав устройств объемных сегнетоэлектриков. Частичное заполнение сегнетоэлек-триком междуэлектродного пространства конденсатора или передающей линии, предложенное О.Г. Вендиком в семидесятых годах, позволило решить проблему получения требуемых номиналов. Оно достигается, например, при использовании пленок сегнетоэлектрика, нанесенных на поверхность диэлектрической пластины. На протяжении последних десятилетий компоненты управляемых устройств на основе многослойной структуры планарные металлические электроды - сегнетоэлектрическая пленка - диэлектрическая подложка занимают доминирующее положение.

Изменение электрическим полем диэлектрической проницаемости сегне-тоэлектрической пленки составляет основу физики управления характеристиками устройств. Это свойство пленки может быть подавлено в результате

1) механического воздействия подложки и металлических покрытий на пленку;

2) внедрения точечных дефектов в процессе синтеза пленки; 3) реализации мелкокристаллитного строения пленки. Создание конкурентоспособных управляемых СВЧ устройств, содержащих сегнетоэлектрические материалы, возможно при комплексном решении взаимосвязанных научно - технических, конструкторских и технологических задач.

Тридцатилетний опыт разработок управляемых СВЧ устройств позволил выявить перспективные материалы для многослойных структур. Технические требования к устройствам в значительной степени удовлетворяются при использовании титаната стронция (SrTi03, STO) и твердых растворов титанат бария - титаната стронция ((Bax,Sri „х)ТЮз, BSTO), которые имеют в ближней па-раэлектрической области высокую диэлектрическую нелинейность и малый тангенс угла диэлектрических потерь. В качестве диэлектрических подложек, на поверхности которых синтезируется сегнетоэлектрическая пленка, применяются пластины поли и монокристаллического сапфира (AI2O3), окиси магния (MgO), алюмината лантана (ЬаАЮз). Область рабочих температур СВЧ устройств на основе многослойной структуры с СЭ пленкой определяется, как правило, химическим составом сегнетоэлектрика. Ранее постулировалось, что устройства с пленкой STO предназначены для работы при низких (Т < 100 К) а с пленкой твердого раствора (Ва, Sr)Ti03 - при комнатных температурах. Была доказана принципиальная возможность построения управляемых СВЧ устройств на сегнетоэлектриках. Однако, технические характеристики созданных в те годы устройств по ряду показателей уступали аналогичным устройствам на полупроводниках, что и предопределило их невостребованность к промышленному освоению. Причину неудовлетворительного исхода связывали с низким качеством сегнетоэлектрических пленок: не достаточно низкими диэлектрическими потерями в СВЧ диапазоне и ограниченным изменением (до двух раз) диэлектрической проницаемости электрическим полем.

Диэлектрические свойства СЭ пленок экспериментально исследованы достаточно подробно. Установлено, что температурное поведение их диэлектрической проницаемости не соответствует аналогичной зависимости для объемного образца. Однако причины, вызывающие такое различие, детально не изучены. Отсутствие такой информации существенно затрудняет поиск технологических режимов нанесения сегнетоэлектрических пленок на диэлектрическую подложку, обеспечивающих их высокое качество. Планарные конденсаторы на основе многослойной структуры являются основным объектом для исследования диэлектрических свойств СЭ пленки. Сложность определения свойств материала пленки связана с неоднородностью диэлектрического заполнения междуэлектродного пространства конденсатора и неоднородным распределением электрического поля в нем. Традиционно задача решается методом конформных преобразований. По известным данным о геометрии электродов конденсатора, о диэлектрической проницаемости подложки, о значении емкости определяется усредненное по объему пленки значение диэлектрической проницаемости. Если пленка имеет монокристаллическую структуру, то измеренное значение в наибольшей степени соответствует диэлектрической проницаемости сегнетоэлектрика. В случае поликристаллической пленки существует несоответствие между измеренным по этой методике значением диэлектрической проницаемости и данными для объемного сегнетоэлектрика.

Электрическое управление емкостью сегнетоэлектрического варактора обеспечивается изменением диэлектрической проницаемости вещества, заполняющего междуэлектродное пространство конденсатора. Феноменологическая теория сегнетоэлектричества формирует общий подход для количественного описания зависимости диэлектрической проницаемости от электрического поля. Ее основу составляет постулат Ландау - представление свободной энергии сегнетоэлектрика в виде ряда по степеням поляризации. Теория не вводит принципиального ограничения на количество слагаемых ряда и руководствуясь принципом разумной достаточности использует первые слагаемые этого ряда. Прогноз о возможности изменения электрическим полем проницаемости СЭ в общих чертах можно сформулировать следующим образом: большему модулю вектора поляризации сегнетоэлектрика соответствует меньшее значение диэлектрической проницаемости. Пробой исследуемых образцов определяет физический предел достижимой в эксперименте напряженности (или поляризации) электрического поля.

В традиционных СВЧ устройствах планарной конструкции на основе сегнетоэлектрических пленок электрический пробой происходит при напряу женностях поля порядка 10' В/ м. Такие управляющие поля обеспечивали работоспособность устройства в достаточно узком диапазоне температур в окрестности сегнетоэлектрического фазового перехода. Расширение диапазона возу можно при использовании полей с напряженностью Е» 10 В/м. Для выбора способа технической реализации сильного поля необходимы исследования как распределения поля в многослойных структурах с СЭ пленкой так и электропроводности объемных и пленочных сегнетоэлектриков. Кроме того, воздействие источника напряжения на МДМ структуру с СЭ заполнением приводит к потере локальной электронейтральности СЭ материала (образование и перераспределение объемного заряда).

Достигнутый ранее предел по напряженности управляющего электрического поля в СЭ пленке составил величину порядка десяти мегавольт на метр. Поле такой напряженности вызывают относительное изменение ее диэлектрической проницаемости s(0)/ е(Е) ~ 2 только в узком интервале температур, выше сегнетоэлектрического фазового перехода. С этим была связана необходимость подбора химического состава сегнетоэлектрического материала для управляемого устройства, обеспечивающего требуемые характеристики при рабочей температуре. Увеличение напряженности управляющего поля позволяет ослабить или полностью устранить требование жесткого соответствия рабочей температуры элемента и химического состава СЭ материала. Судя по литературе, ранее исследования в этом направлении не проводились.

Объект и методы исследования. Титанат стронция входит в группу сегне-тоэлектрических материалов, свойства которых достаточны для обеспечения требуемых технических характеристик управляемого элемента СВЧ электроники. Он занимает лидирующее положение среди других веществ по объему информации, полученной в результате исследований. Существенно и то, что титанат стронция находится в параэлектрическом состоянии при любой температуре, имеет низкую температуру Кюри (Тс = 40 К) и позволяет технически просто реализовать исследование в глубокой (Т » Тс) параэлектрической области, как нелинейных свойств, так и сопутствующих эффектов, связанных с воздействием источника управляющего поля.

Диэлектрическая нелинейность СЭ материала в сильном (Е~10 В/м) электрическом поле и индуцируемый в веществе объемный заряд мало изучены. В работе использован комплекс методов экспериментального исследования в ВЧ и СВЧ диапазоне диэлектрических свойств (б, tgS) и статической электропроводности МДМ структур. Впервые применены методики исследования поля объемного заряда в БгТЮз, основанные на электрокалорическом эффекте и аннигиляции позитронов.

Основная цель диссертационной работы - разработка и создание для СВЧ приложений многослойной структуры конденсаторного типа, которая обеспечивают условие для реализации в СЭ пленке сильного (с напряженно-g стью до Е = 10 В/ м) электрического поля, позволяющего наиболее полно раскрыть потенциальные возможности сегнетоэлектрика. Достижение поставленной цели обеспечивалось решением следующего комплекса задач. • Исследование возможности создания в СЭ пленке тангенциально ориену тированного поля с напряженностью Е» 10 В/м, включающее а) поиск способов увеличения пробивного напряжения планарной структуры; б) исследования сквозной электропроводности МДМ структур на основе высокоомных сегнетоэлектриков в объемном и пленочном исполнении; в) исследование электрофизических свойства многослойной структуры в режиме сильного поля в СЭ пленке.

Исследования особенностей диэлектрических свойств СЭ пленок в составе многослойной структуры, включающие а) разработку методов диагностики диэлектрических свойств; б) исследование температурной и полевой зависимости диэлектрической проницаемости пленочных образцов сегнетоэлектрика, находящегося в далекой параэлектрической области; в) анализ влияния механического воздействия подложки на диэлектрическую проницаемость СЭ пленки.

Исследование свойств многослойных структур на частотах СВЧ диапазона в режиме сильного электрического поля в СЭ пленке и характеристик управляемых СВЧ устройств на их основе, включающее а) изучение дисперсионных характеристик; б) анализ составляющих диэлектрических потерь; в) прогноз потенциальных возможностей многослойных структур для СВЧ приложений; г) исследование характеристик СВЧ устройств с конденсаторами на СЭ пленке в области температур Т » Тс

Научная новизна наиболее значимых результатов, содержащихся в диссертации, можно охарактеризовать следующими тезисами.

Впервые доказана возможность практической реализации в сегнетоэлектри-ческой пленке тангенциально ориентированного поля с напряженностью о

Е ~ 10 В/ м, не инициирующего развитие необратимых изменений ее свойств.

Экспериментально подтвержден прогноз феноменологической теории о существовании при Т » Тс диэлектрической нелинейности сегнетоэлектриче-ского материала.

Создана основа новой концепции выбора материала СЭ пленки и подложки для создания электрически управляемой при комнатной температуре планарной структуры для СВЧ приложений.

В температурном диапазоне Т > 100 К выявлены черты сходства и различия температурного поведения диэлектрической проницаемости объемных и пленочных образцов STO в составе структуры СЭ пленка/ подложка. Полученные результаты служат экспериментальным обоснованием следующего представления: пленочный образец на подложке - это объемный сегнетоэлектрик, в котором присутствуют зависящие от температуры механические деформации.

Обнаружены избыточные потери энергии электромагнитного поля СВЧ диапазона в металлических пленках (и прилегающих к ним областях сегнетоэлектрика), входящих в состав планарной структуры Ме/ СЭ пленка/ подложка.

Выявлена закономерность двукратного изменения электрическим полем диэлектрической проницаемости (е(0, Tm)/ s(Ej, Тт) = 2) виртуального сегнетоэлектрика при температуре (Тт), соответствующей положению максимума на температурной зависимости s(Ej, Т), измеренной в присутствии управляющего поля (Ej).

Установлено, что в присутствии электрического поля определенной напряженности (Ej) состояния сегнетоэлектрика при двух температурах Т2> Ti > Тс, не различимы по диэлектрической проницаемости (s(Ej, Ti) = e(Ej, Т2)), а конденсаторная структура на его основе под действием управляющего напряжения (U;) принимает одинаковое значение емкости (C(Uj, Ti) = C(Uj, Т2)).

Вольт амперная характеристика (ВАХ) сегнетоэлектрического конденсатора с зависимостью силы тока сквозной проводимости (I) от напряжения (U), удовлетворяющей условию обеспечивает саморазряд конденсатора, при котором скорость релаксации емкости (dC/ dt) монотонно возрастает при увеличении стартовой разности потенциалов (U) между его электродами.

Оценка практической значимости. Проведенные исследования непосредственно связаны с изучением электрофизических свойств сегнетоэлектриче-ских пленок в составе многослойной структуры и их применением в СВЧ электронике.

• Создан сегнетоэлектрический элемент нового поколения для электрически управляемых СВЧ устройств частотного диапазона f= 1.30 ГГц, который по сравнению с полупроводниковыми аналогами имеет в области f> 10 ГГц меньшие диэлектрические потери, потребляет существенно меньшее количество энергии от источника управления и обладает принципиально новым качеством - после отключения источника длительное время сохраняет заряженное состояние.

• Закономерность двукратного изменения электрическим полем диэлектрической проницаемости виртуального сегнетоэлектрика позволяют реализовать методики измерения константы диэлектрической нелинейности второго (у) порядка, входящей в разложение Гинзбурга - Девоншира.

• Разработанная методика измерения диэлектрической проницаемости СЭ пленки в составе многослойной структуры позволяет выявить черты сходства температурного поведения диэлектрической проницаемости пленочных и объемных образцов.

• Предложен способ получения независимых от температуры в рабочем диапазоне (-50°С.+50°С) технических характеристик СВЧ управляемых устройств на сегнетоэлектрических элементах, исключающий необходимость использования систем термостабилизации.

• На основе сегнетоэлектрических планарных конденсаторов нового поколения созданы опытные образцы фазовращателей, перестраиваемых фильтров, линий задержки с техническими характеристиками, соответствующими условию эксплуатации.

• Использование многослойных структур с сегнетоэлектрической пленкой в составе перестраиваемых СВЧ устройств позволяет сократить количество источников управляющего напряжения, которые обеспечивают работоспособность СВЧ комплекса (например, фазированной антенной решетки).

Результаты работы нашли использование и практическое применение в работе научных групп: ФТИ им. А.Ф. Иоффе (Санкт Петербург), физ. факультета МГУ, МЭИ (Москва), НПО "Микрокриогенмаш" (Омск), НИИ "Сатурн" (Киев), ростовского гос. университета (Ростов на Дону), АО «Светлана» (Санкт Петербург), холдинговой компании "Ленинец" (Санкт Петербург), межфакультетской лаборатории "Пульс" СПбГЭТУ (Санкт Петербург), ВНЦ «Государственный Оптический Институт им. С.И. Вавилова», корейского института науки и технологии (KIST) (Корея), национальной лаборатории NREL (США), фирмы PARATEK (США). Материалы диссертации используются в учебном процессе СПбГЭТУ - лекционных курсах кафедры электронно-ионной и вакуумной технологии.

Теоретический и экспериментальный материал, представленный в диссертации, призван обосновать и доказать научные положения, которые выносятся на защиту.

1. Включение в состав планарной структуры конденсаторного типа металлических слоев, разделенных зазором и размещенных на границе СЭ пленка подложка, обеспечивает условие для реализации в сегнетоэлектрической g пленке тангенциально ориентированного поля с напряженностью до 10 В/м и позволяет существенно расширить диапазон рабочих температур управляемого

СЭ элемента. Для структур с пленкой SrTi03 комнатная температура (Т/ Тс ~ 7) является границей диапазона, внутри которого электрическое поле напряжен

2. Для сегнетоэлектрических материалов с фазовым переходом второго рода характерно двукратное уменьшение электрическим полем диэлектрической проницаемости (s(0, Tm)/ s(Ej, Tm) = 2) при температуре (Tm), соответствующей положению максимума на зависимости s(Ej, Т), измеренной в присутствии управляющего поля (Ej = const(T)). Закономерность открывает новые возможности экспериментального определения коэффициентов диэлектрической нелинейности высшего порядка, входящих в ряд Гинзбурга - Девоншира.

3. Механическое воздействие подложки на пленку виртуального сегнетоэлек-трика с изотропными в свободном состоянии свойствами вызывает заметные искажения температурного поведения диэлектрической проницаемости: возникает температурозависимая анизотропия (d(sn/ sx)/dT ф 0) и нарушается закон Кюри при несовпадении температур Дебая пленки и подложки.

4. Под действием электрического поля определенной напряженности (Е;) диэлектрическая проницаемость сегнетоэлектрика с фазовым переходом второго рода принимает одинаковое значение (е(Еь Ti) = s(Ej, Т2)) при двух произвольных температурах, соответствующих параэлектрическому состоянию (Т],Т2>Тс). Это свойство позволяет электрическим способом создавать независящую от температуры заданного интервала характеристику СВЧ устройства с СЭ элементами.

5. Вольт амперная характеристика (ВАХ) сегнетоэлектрического конденсатора с зависимостью I(U), удовлетворяющей условию ностью Е = 10 В/ м уменьшает проницаемость не менее чем в два раза. обеспечивает саморазряд конденсатора, при котором скорость релаксации емкости (dC/ dt) монотонно возрастает при увеличении стартовой разности потенциалов (U) между его электродами. ВАХ многослойной структуры на эффекте сильного поля в СЭ пленке при Т = 300 К соответствует этому условию, а ее емкость релаксирует из состояния с сильным (Е ~ 108 В/м) полем с максимальной скоростью ((dC/dt)/ С ~ 0,1 с"1), достаточной для реализации режима кратковременного подключения источника напряжения к структуре при ее работе в составе управляемого СВЧ устройства.

6. Многослойная структура, обеспечивающая условие для реализации в сегне-тоэлектрической пленке тангенциально-ориентированного электрического поля напряженностью до 10 В/м, является перспективной основой сегнетоэлек-трических элементов СВЧ электроники.

Материалы диссертационной работы докладывались на конференциях различного уровня.

1. Всесоюзные научные конференции: " Методы и средства измерений электромагнитных характеристик радиоматериалов на ВЧ и СВЧ" Новосибирск, 1979 г.; "Микроэлектроника СВЧ" Новгород, 1982 г.; " Микроэлектроника СВЧ" Ленинград, 1984 г.; XII Всесоюзная конференция по физике сегнето-электриков (ВКС-12). г. Черновцы, 1986 г.; XVI Всесоюзная конференция по физике диэлектриков, г. Томск, 1988 г.; XII Всесоюзная конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС-12), г. Ростов-на-Дону, 1992 г.; XIII конференция по физике сегнетоэлектриков г. Тверь, 1992 г.; XV Всероссийская конференция по физике сегнетоэлектриков (ВКС - XV), г. Ростов- на - Дону, г. Азов, 1999 г.

2. Международные научные конференции: Четвертая Международная конференция по сегнетоэлектричеству (МКС-4), г. Ленинград, 1978 г.; X международный симпозиум «Тонкие пленки в микроэлектронике», г. Ярославль, 1999 г.; 9th International symposium on integrated ferroelectrics (ISIF 97), Santa Fe, New

20

Mexico, USA, 1997; The tenth international school on vacuum, electron and ion technologies, Varna, Bulgaria, 1997; 26th European Microwave Conference., 1997; 27th European Microwave Conference, Jerusalem 1997; X международная крымская микроволновая конференция «СВЧ техника и телекоммуникационные технологии», г. Севастополь, 2000 г.; 13th International Symposium on Integrated Ferroelectrics, Colorado USA, 2001.

По теме диссертации опубликовано 51 печатных работ, в их числе 34 статей, 17 докладов на конференциях и 79 тезисов докладов. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, содержащего 199 наименований. Диссертация изложена на 253 страницах машинописного текста, которые содержат 85 рисунков и 6 таблиц.

24. Результаты исследования лабораторных макетов СВЧ устройств (перестраиваемых фильтров, фазовращателей, линий задержки) свидетельствуют о конкурентоспособности конденсаторных структур на эффекте сильного поля в пленке SrTi03 с полупроводниковыми варакторами и о перспективности их практического использования.

25. Экспериментально обнаружено и теоретически обосновано пересечение вольтфарадных характеристик (C(U, Tj)) сегнетоэлектрического конденсатора, измеренных при разных (Ti) температурах. Это означает, что в пределах каждой ВФХ массива {C(U, Ti). C(U, Т2)} присутствует интервал одинакового изменения емкости (C(Umin(T2), T2).C(Umax(T2), Т2)}. Согласование диапазона (Umin(Ti).Umax(Ti)) управляющих напряжений с температурой (Tj) окружающей среды обеспечивает неизменность коэффициента управляемости СЭ варактора (К = C(Umin(T2), Т2)/ C(Umax(T2), Т2)) в рабочем интервале (Ti. .Т2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении приведены основные выводы, которые аргументируют справедливость научных положений и основного тезиса диссертации о том, что потенциальные возможности СЭ материала наиболее полно раскрываются в многослойной конденсаторной структуре на эффекте сильного поля в сегнетоэлектрической пленке, а их применение в электрически управляемых колебательных системах СВЧ диапазона позволяет наделить устройства новыми свойствами, выгодно отличающими их от аналогов на полупроводниковых варакторах.

1. Использование двух дополнительных металлических слоев, разделенных тонким зазором и размещенных на границе между сегнетоэлектрической пленкой и подложкой, приводит к перераспределению электрического поля в области зазора между верхними электродами планарного конденсатора. Электрическое поле неоднородно распределено по длине верхнего зазора с минимумом напряженности вблизи кромки электрода. Такое распределение поля не способствует развитию пробоя конденсатора.

2. Дополнительный металлический слой, разделенный тонким зазором и размещенный на границе между сегнетоэлектрической пленкой и подложкой обеспечивает условие для создания в сегнетоэлектрике о электрического поля напряженность до 10 В/ м.

3. В присутствии электрического поля зависимость диэлектрической проницаемости титаната стронция имеет максимум, положение (Тт) которого смещается в высокотемпературную область при увеличении напряженности поля. Электрическое воздействие при Т < Тт соответствует критерию сильного поля; при Т»Тт поле с такой напряженностью не вызывает заметного изменения диэлектрической проницаемости (слабое поле). В температурном интервале Т = 0.350 К о напряженность поля 10 В/ м соответствует критерию сильного поля в титанате стронция.

4. Впервые экспериментально установлен факт многократного изменения емкости (К = С(0)/ C(U)) планарного конденсатора на пленке титаната стронция под действием управляющего напряжения в широком интервале температур: К = 6.7 при Т = 78К и К= 1.6.2,0 при Т = 300 К.

5. Электрический заряд имеет неоднородное распределение вдоль электрода планарного конденсатора с СЭ пленкой. Ее толщина является основным параметром, определяющим положение центроида заряда. Область сосредоточения электрического заряда - часть электрода, граничащая с зазором. Ее размер вдоль линии, перпендикулярной зазору, по порядку величины совпадает с толщиной сегнетоэлектрической пленки.

6. Представление планарного конденсатора на основе сегнетоэлектрической пленки в виде последовательно-параллельного соединения двух линейных (СР, CN) и одной нелинейной (CF) емкости, позволяет учесть неоднородность диэлектрической проницаемости в объеме СЭ пленки. Параметры модели (Ср, CN) планарного конденсатора на пленке SrTi03 являются измеряемыми характеристиками. Разработана методика их определения. Ее основу составляют закономерности температурного поведения диэлектрической проницаемости виртуального сегнетоэлектрика.

•(0 ,Тт)

7. Отношение диэлектрических проницаемостей - титаната ^т) стронция при температуре (Тт), соответствующей положению максимума на зависимости е(Е;, Т), слабо зависит от напряженности внешнего электрического поля (Е;) и, в первом приближении, можно рассматривать как константу, равную двум: 2 s(EhTm)~

Закономерность позволяет расширить круг экспериментальных методов определения констант диэлектрической нелинейности сегнетоэлектрика и параметров модели конденсатора на его основе.

8. Диэлектрическую нелинейность (в(Е, Tj)) титаната стронция в сильном (с о напряженностью до 10 В/ м) поле определяют константы нелинейности первого ((3) и второго (у) порядка (слагаемые (ЗР4, уР6 ряда Девоншира). Впервые проведена экспериментальная оценка коэффициента у для пленочного образца титаната стронция: у « -1 • 1011м9 / (Кл4 ■ Ф)

9. В области Т > 250 К температурное поведение диэлектрической проницаемости пленочного титаната стронция на подложке А1203 повторяет зависимость s(T) монокристаллического SrTi03. Заметное различие наблюдается в области криогенных температур, где у пленок STO дополнительно проявляется анизотропия диэлектрической проницаемости (в): величина е, измеренная вдоль нормали к пленке, превышает аналогичное значение для тангенциального направления.

10. В области Т > 200 К температурное поведение диэлектрической проницаемости пленочного титаната стронция в составе структуры SrTi03/ А1203 строго не подчиняется закону Кюри. Производная по температуре от обратной проницаемости имеет при Т ~ 250 К максимум, положение которого существенно не меняется под воздействием внешнего электрического поля при условия постоянства поляризации (Р = const(T)). Механические деформации, возникающие в пленке титаната стронция из-за неравенства температурных коэффициентов линейного расширения SrTi03 и AI2O3, не линейно зависят от температуры. Электрострикционная поправка к обратной диэлектрической проницаемости повторяет эту зависимость и обеспечивает появление максимума производной d(l/e)/ dT при Т ~ 250 К.

11. Двумерная деформация СЭ пленки подложкой, возникающая при неравенстве их температурных коэффициентов линейного расширения, вносит возмущение в диэлектрическую проницаемость пленочного образца, наделяя ее специфическими особенностями. В частности, пленка SrTiC>3 на подложке А1203 проявляет температурозависимую анизотропию диэлектрической проницаемости (d(sn/ £ТУ dT < 0) и немонотонный характер температурного поведения производной (d(l/ с)/dT) в области, где для свободного кристалла STO выполняется закон Кюри. Согласование сегнетоэлектрика и подложки по температуре Дебая позволяет уменьшить различие диэлектрических свойств объемных и пленочных образцов СЭ.

12. МДМ структура на основе высококачественных кристаллов титаната стронция имеет нелинейную зависимость тока сквозной проводимости от напряжения. Нелинейность вольт амперной характеристики при Т > 200 К, в основном, связана с понижение энергии ионизации примесных центров внешним электрическим полем (эффект Френкеля — Пула). В SrTi03 константа Френкеля - Пула (а) имеет значение п Л 1 л " 24 тт 1/2 о - 1/2

Зф.п «410 Дж м В

13. При температуре, соответствующей половине температуры Дебая (Т = 0.5 0), в монокристалле SrTi03 происходит смена механизма транспорта электрического заряда.

14. Контакт металл - титанат стронция является не омическим, и при толщине исследуемого кристалла L< 100 мкм играет определяющую роль в электропроводности МДМ структуры. Объемный заряд в прикатодной области сосредоточен в слое STO, толщиной порядка десяти микрон.

15. Электрокалорическое (ЭК) охлаждение плоскопараллельных МДМ структур на основе титаната стронция снижается при переходе к образцам с меньшей толщиной пластины. Размерный эффект ЭК охлаждения вызван медленной по сравнению с теплообменом в системе образец—окружающая среда релаксацией макроскопического поля. При подключенном к МДМ структуре источнике напряжения сторонний заряд локализован не только на электродах. Часть его проникает во внутренние области пластины («прорастание» электрода) и неоднородно распределяется по толщине пластины. Координатная зависимость объемной плотности заряда (р(х)) относится к классу знакопеременных функций.

16. Замыкание электродов при разряде МДМ структуры не приводит к исчезновению электрического поля в пластине титаната стронция. Эффективная разность потенциалов остаточного поля в SrTi03 при Т = 18 К пропорциональна разности потенциалов между электродами структуры в заряженном состоянии. Экспериментальное исследование электрон-позитронной аннигиляции в МДМ структуре на основе STO подтверждают предположение об образовании под действием источника внешнего поля в прикатодной части, толщиной h< 100 мкм, отрицательного объемного заряда.

17. Проводимость вдоль нормали к пленке титаната стронция выше, чем в тангенциальном направлении. Наиболее вероятная причина анизотропии электропроводящих свойств пленки SrTi03 - мелко кристалличность ее структуры и не высокая плотность вещества в ее объеме.

18. При Т = 290 К саморазряд конденсаторной структуры малой емкости (С < \пФ) на пленке титаната стронция с двумя парами планарных электродов является длительным процессом, с характерным временем порядка 100 с. По истечение At - 1 с с начала разряда емкость структуры возрастает на величину, не превышающую 5% от исходного значения.

19. Непрерывное воздействие в течении 1500 час. управляющего поля с амплитудой, близкой (Uni = 0.75UKp) к критическому значению (UKp), на конденсаторные структуры с пленкой титаната стронция не вызывает необратимых изменений диэлектрических свойств. Управляющее о напряжение с критической амплитудой UKp/ s = 1.2 10 В/ м механически разрушает пленку SrTi03 в области зазора между нижними электродами и не переводит конденсаторную структуру в стабильно проводящее состояние.

20. При переходе от объемных монокристаллических образцов SrTi03 к пленочным образцам не менее чем на порядок увеличивается абсолютное значение тангенса угла диэлектрических потерь (tg5) в СВЧ диапазоне и в области Т = 200.300К изменяется знак производной d(tg5)/ dT.

21. Диэлектрические потери в конденсаторных структурах с пленкой STO превышают аналогичные данные для пленки STO, полученные безэлектродным методом. Корреляция между тангенсом угла потерь (tg5) конденсатора и его емкостью (С) является характерной особенностью планарных конденсаторов на СЭ пленке, которая явно проявляется в сантиметровой части СВЧ диапазона.

22. Планарные конденсаторы на СЭ пленке обладают линейной зависимостью tg5(C) с угловым коэффициентом d(tg5)/ dC = coR. Избыточные потери в конденсаторе связаны с необратимым преобразованием энергии электромагнитного поля в электродах или интерфейсной области. Эквивалентное сопротивление этой части (R~ 1 Ом) существенно превышает значение, ожидаемое (R < 0.1 Ом) в предположении о преимущественной роли Ленц - Джоулева механизма потерь в металлической пленке. Ранее о существовании на СВЧ частотах избыточных потерь в электродах конденсатора не сообщалось.

23. Конденсаторные структуры на эффекте сильного поля в пленке SrTi03 по основной характеристике - параметру качества (М) - не уступают в области f > 10 ГГц полупроводниковым элементам и имеют преимущество по характеристикам управления: потребляемой мощности и длительности саморазряда конденсатора. Это открывает возможность сокращения материалоемкости СВЧ комплекса и его энергопотребления в процессе эксплуатации.

1. Иванов И.В., Морозов Н.А. Авт. Свид. № 192984 от 31.05.65 г., Бюлл. Изобр., 6, 1967.

2. Иванов И.В., Морозов Н.А. Нелинейный конденсатор на пластине (Ba,Sr)Ti03. // Изв. ВУЗ ов, Радиоэлектроника, 1968, т. 11, вып. 3, с. 288301.

3. Сегнетоэлектрики в технике СВЧ под ред. О.Г. Вендика, М. Сов. Радио, 1979, 272 с.

4. Авторское свидетельство № 231672 (СССР). Конденсатор. Авт. изобретения: О.Г. Вендик, Л.Т. Тер-Мартиросян, И.Г. Мироненко, И.Я. Ходак. Заявл. 30.01.67; Опубл. в Б.И., 1968, № 36, кл. Н Olg. 21g, 10/05.

5. Вендик О.Г., Лоос Г.Д., Тер-Мартиросян Л.Т. Разработка планарных сегнетоэлектрических конденсаторов для СВЧ устройств. //, Радиотехника и электроника, 1972, т. 17, вып. 10, с. 2241-2244.

6. Лоос Г.Д. В кн.: Коммутация и преобразование малых сигналов. Л. ЛДНТП, 1972, 156 с.

7. Авторское свидетельство № 438055 (СССР). Нелинейный планарный конденсатор. Авт. изобретения: О.Г. Вендик, Г.Д. Лоос, Л.Т. Тер-Мартиросян, Ю.Ф. Янченко. Заявл. 13.02.73; Опубл. в Б.И., 1974, № 28, кл. Н Olg. 7/02.

8. Wang F., Uusimaki A., Leppvuori S. / Physica scripta, 1997, v. 69, p. 332-337.

9. Sigov A.S., Vorotilov K.A., Valeev A.S., Yanovskya M.l. Sol-gel films for integrated circuis. // J. Sol-gel Science and Technology, 1994, v.2, p. 563-568.

10. Miranda F.A., Mueller C.N., Koepf G.A. Yandrofski R.M. Electrical response of ferroelerctric/ superconducting/ dielectric BaxSrixTi03/ YBa2Cu307/ LaA103 thin-film multilayer structures. // Supercond. Sci Technol., 1995, v. 8, p. 755-763.

11. Дудкевич В.П., Фесенко Е.Г. Физика сегнетоэлектрических пленок, Ростов: изд.-во РГУ, 1979, 190 с.

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

13. Липчинский А.Г. Погонная емкость планарных конденсаторов на основе сегнетоэлектрической пленки. // Изв. Вузов Радиоэлектроника, 1977, т.20, вып.7, с. 124-127.

14. Гольцман Б.М., Зайцева Н.В., Крецер Ю.Л., ЛемановВ.В., Шаплыгина Т.А. Некоторые особенности формирования пленок SrTi03 и Ba0.5Sr0.5TiO3 при магнетронном распылении. // ФТТ, 1995, т. 37, вып. 12, с. 3723-3726.

15. Komatsu S., Abe К. Dielectric constant and leakage current of epitaxially grown and polycrystalline SrTi03 films. // Jpn. J. Appl. Phys., 1993, v. 32, 9b, p. 4186-4189.

16. Komatsu S., Abe K. Measurement and thermodynamic analyses of the dielectric constant of epitaxially grown SrTi03 films. // Jpn. J. Appl. Phys., 1993, v. 33, 8B, p. LI 157-L1159.

17. Komatsu S., Abe K. Crystallographic orientation dependence of dielectric constant in epitaxially grown SrTi03 films. // Jpn. J. Appl. Phys., 1995, v. 34, 7A, p. 3597-3601.

18. Kozyrev A.B., Hollmann E.K., Loginov V.E. and Prudan A.M. Preparation of SrTi03 films on sapphire substrate by RF magnetron sputtering // Vacuum, 1998, v.5, 2, p. 141-143.

19. Лаврик В.И., Савельев B.H. Справочник по конформным отображениям. Киев: Наукова думка, 1970, 252 с.

20. Вендик О.Г., Зубко С.П., Никольский М.А. Моделирование и расчет емкости планарного конденсатора, содержащего тонкий слой сегнетоэлектрика. // ЖТФ, 1999, т. 69, вып. 4, с. 1-8.

21. Деленев А.Н. К вопросу о погрешности метода частичных емкостей. // ЖТФ, 1999, т. 69, вып. 4, с. 27-39.

22. Вендик О.Г. Дахнович А.А., Мироненко И.Г., Тер-Мартиросян Л.Т. Параметрический усилитель на 1 ГГц на нелинейном диэлектрике. // Радиотехника и электроника, 1969, т. 14, вып. 3, с. 555-557.

23. Вендик О.Г. Дахнович А.А., Рубан А.С., Тер-Мартиросян Л.Т., Янченко Ю.Ф., Охлаждаемый параметрический усилитель на титанате стронция. // Радиотехника и электроника, 1972, т. 17, вып. 9, с. 1981-1984.

24. Вендик О.Г. Кейс В.Н., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Малошумящий сегнетоэлектрический параметрический усилитель СВЧ. Радиотехника и электроника, 1978, т. 23, вып. 1, с. 175-178.

25. КейсВ.Н., Логинов В.П., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Микроэлектронные параметрические усилители.// "Изв. ЛЭТИ", 1975, вып. 171, с. 45-46.

26. Мироненко И.Г. и др. В кн.: Новые пьезо- и сегнетоэлектрические материалы и их применение / МДНТП, 1969, с. 29.

27. Vendik O.G., Mironenko I.G., Ter-Martirosyan L.T. Some properties and Applications of Ferroelectrics at Microwaves. // Journal de Physique, 1972, v. 33, 4, p. C2 277-280.

28. Серебренников Г.Ф. Полосковый фазовращатель на основе сегнетоэлектрических конденсаторов для повышенного уровня мощности СВЧ. //Изв. ЛЭТИ, 1971, вып. 113, с. 62-65;

29. Серебренников Г.Ф. Сегнетоэлектрический фазовращатель СВЧ на диэлектрическом эффекте. //Изв. ЛЭТИ, 1972, вып. 92, с. 55-58.

30. Вендик О.Г., Кейс В.Н., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т., Янченко Ю.Ф. Исследование избыточного шума в вырожденном параметрическом усилителе на титанате стронция // Радиотехника и электроника, 1974, т. 19, вып. 10, с. 2215-2217.

31. Вендик О.Г., КейсВ.Н., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Исследование шумовых характеристик ПУ на тонких плёнках нелинейного диэлектрика. Радиотехника и электроника, 1977, т. 22, вып. 4, с. 879-881.

32. Прудан A.M., Соколов А.И., Тер-Мартиросян Л.Т. О механизмах параметрического разогрева акустических мод в сегнетоэлектрических пленках сильным электромагнитным полем. // "Изв. ЛЭТИ", 1974, вып. 161, с. 8-12.

33. КейсВ.Н., Прудан A.M., Соколов А.И., Тер-Мартиросян Л.Т. Неравновесное состояние акустических мод в пленке сегнетоэлектрика, вызванное сильным электромагнитным полем.// Изв. АН СССР, сер. физическая, 1975, т. 39, вып.5, с. 1067-1070.

34. Prudan A.M., Ter-MartirosyanГ.Т. Behavior of ferroelectrics in a strong elecric microwave field//Ferroelectrics, 1978, v.22, p. 791-792.

35. Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Влияние амплитуды измерительного поля СВЧ на диэлектрические потери в пленочных образцах поликристаллического титаната стронция // ФТТ, 1978, т.20, в. 12, с. 36963699.

36. Кейс В.Н., Прудан A.M. Измерение нагрева пленочных СЭ элементов под действием СВЧ- мощности // Электронная техника сер. электроника СВЧ, 1981, в.9, с.28-30.

37. Липчинский А.Г., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Сегнетоэлектрики в парафазе в сильном электромагнитном поле СВЧ // Изв ВУЗов, Физика, 1981, в.8, с.69-80.

38. Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Диэлектрическая проницаемость нелинейного диэлектрика с дефектной структурой в динамическом режиме // "Изв ЛЭТИ", 1977, вып.222, с. 14-17.

39. Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т., Янченко Ю.Ф. Методика исследования шумовых свойств сегнетоэлектрических конденсаторов, находящихся в сильном поле СВЧ // "Изв.ЛЭТИ", 1975, в.163, с. 91-94.

40. Смоленский Г.А., Боков В.А., Исупов В.А., Крайник Н.Н., Пасынков Р.Е., Шур М.С. Сегнетоэлектрики и антисегнетоэлектрики, Наука, М., 1971, 476 с.

41. Прудан А. М. Планарный СВЧ варактор на эффекте сильного поля в сегнетоэлектрической пленке. // Известия СПбГЭТУ «ЛЭТИ» сер. «Физика. Математика. Химия», 2001, вып. 1, С. 26-37.

42. Квятковский О.Е. Квантовые эффекты в виртуальных и низкотемпературных сегнетоэлектриках. // ФТТ, 2001, т. 43, вып. 8, с. 1345-1361.

43. Vendik O.G., Zubko S.P. Modeling the dielectric response of incipient ferroelectrics. // J. Appl. Phys., 1997, v. 82, No. 9, p. 4475-4483.

44. Gillick M., Robertson I.D., Joshi J.S. An analytical method for direct calculation of E & H field patterns of conductor-backed complanar waveguides // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., 1993, 41, 1, p. 129-135.

45. Zhu N.H., Pun E.Y.B.,Chung P.S. Field distributions in supported coplanar lines using conformal mapping techiques. // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., 1996, v. 44, 8, p. 1493-1496.

46. Zhu N.H., Pun E.Y.B., Li J.X. Analytical formulas for calculating the effective dielectric constants of coplanar lines for OIC applications. // Microwave and optical technology letters, 1995, v. 9, 4, p. 229-232.

47. Carlsson E., Gevorgian S. Effec of enhanced current crowding in a CPW with a thin ferroelectric film. // Electronics letters, 1997, v. 33, 2, p. 145-146.

48. Gevorgian S.S., Linner L.J.P., Kollberg E.L. CAD models for shielded multilayered CPW // IEEE Trans. Microwave Theory and Tech., 1995, v.43, 4, p. 772-779.

49. Kitazawa Т., PolifkoD., OgawaH. Analysis of CPW for LiNb03 opticfl modulator by extended spectral-domain approach. // IEEE Microwave and Guided wave letters, 1992, v. 2, 8, p. 313-315.

50. Бахвалов P.C. Численные методы. 2 изд., M., 1975, 362 с.

51. Findikoglu А.Т., Doughty С., Anlage S.M., Qi Li, Xi X.X., Venkatesan T. Effect of dc electric field on the effective microwave surface impedance of YBa2Cu307/SrTi03/ YBa2Cu307 trilayers. // Appl. Phys. Lett., 1993, v.63, 23, p. 3215-3217.

52. Walkenhorst A., Doughty C., Anlage S.M., Qi Li, Xi X.X., Mao S.N., Venkatesan Т., Ramesh R Dielectric properties of SrTi03 thin films used in high Tc superconducting field-effect devices. // Appl. Phys. Lett., 1992, v. 60, 14, p. 1744-1746.

53. FuchsD., Schneider C.W., Schneider R., Rietschei H. High dielectric constant and tunability of epitaxial SrTi03 thin film capacitors. // J. Appl. Phys., 1999, v. 85, 10, p. 7362-7369.

54. Прудан A.M., Гольман E.K., Козырев А.Б., Козлов A.A., Логинов В.Jl. Диэлектрическая проницаемость пленочного титаната стронция в составе структуры SrTi03 / А1203 // Письма в ЖТФ, 1998, т. 24, вып. 9, с. 8-12.

55. Petrov P.Kr., Carlsson E.F., Larson P., Friesel М., Ivanov Z.G. Improved SrTi03 multilayers for microwave application: Growth and properties. // J Appl. Phys., 1998, v. 84, 6, p. 3134-3140.

56. HiranoT., Fujii Т., Fujino К., SakutaK., Kobayashi Т. Epitaxial SrTiC>3 thin films grown by ArF excimer laser deposition. // Jpn. J. Appl. Phys., 1992, v. 31, 48, p. L511-L514.

57. Lippmaa M., NakagawaN., Kawasaki M., Ohashi S., InagumaY., Itoh M., Koinuma H. Step-flow growth of SrTiC>3 thin films with a dielectric constant exceeding 104. // Appl. Phys. Lett., 1999, v. 74, 23, p. 3643-3645.

58. Гольман E.K., Логинов B.E., Прудан A.M., Разумов C.B. Ориентированные пленки SrTi03 на сапфире с подслоем диоксида церия // Письма в ЖТФ, 1995, т. 21, вып. 21, с. 84-88.

59. Физические величины. Под ред. Григорьева И.С., Мейлихова Е.З. М.; Энергоатомиздат, 1991, 1232 с.

60. Гольман Е.К., Зайцев А.Г., Логинов В.Е., Лихолетов Ю.В., Мелех Б.Т. Получение пленок оксида церия методом реактивного катодного распыления. // Письма в ЖТФ, 1992, т. 18, вып. 23, с.53-55.

61. Merchant Р, JacowitzR D, Tibbs К et al. Surface resistance of epitaxial YBa2Cu307 thin films on Ce02 diffusion barriers on sapphire // Appl.Phys. Lett., 1992, v. 60. p.763-765.

62. Прудан A.M., Гольман E.K., Козырев А.Б., Кютт P.H., Логинов В.Е. Свойства титаната стронция в многослойной структуре SrTi03 / Се02 / А1203 // ФТТ, 1997, т.39, №б, с. 1024-1029.

63. Кочанов Э.С. Емкость планарной полосковой линии с учетом толщины диэлектрической подложки. //Радиотехника, 1975, т. 30, вып. 1, с. 92-94.

64. Chen Е., Chou S.Y. Characteristics of coplanar transmission line on multilayer structures modeling and experiments. // IEEE Trans, on MTT., 1997, v. 45, N 6, p. 939-945.

65. Прудан A.M., Гольман E.K., Козырев А.Б., Козлов A.A., Логинов В.Е., Земцов А.В. Влияние отжига на диэлектрическую проницаемость пленочного титаната стронция в структуре SrTi03 / А1203. // ФТТ, 1998, т.40, №8, с. 1473-1478.

66. Киттель Ч., Введение в физику твердого тела. М., Наука, 1978, 792 с.

67. Электрофизические свойства перколяционных систем. Под ред. A.M. Лагарькова, М., 1990, 193 с.72.0делевский В.И. Диэлектрические потери в диэлектриках. // ЖТФ, 1952, т. 21, вып. 6, с. 678-681.

68. ВаксВ.Г. Введение в микроскопическую теорию сегнетоэлектриков, Наука, М., 1973,283 с.74.3айдель А.Н. Погрешности измерений физических величин. Л. Наука, 1985, с. 112.

69. Hulm J.K. SrTi03 properties at low temperatures. // Proc. Phys. Soc., 1950, v. 63, p. 1184-1195.

70. Muller K.A., Burkard H. An intrinsic quantum paraelectric below 4 К // Phys. Rev. 1979, B19, 7, p. 3593-3602.

71. Bethe K. Uber das Mickrowellen Verhalten Nichtlineare Dielectriken. // Philips Res. Rep. 1970, 2, p. 1.

72. Muller K.A., Berlinger W., Tosatti E. Z. // J. Phys., 1991, B48, p. 277-291.

73. Вендик О.Г. Модель сегнетоэлектрической моды. // ФТТ, 1972, т. 14, вып. 4, с. 989-998.

74. Hemberger J., Nicklas M., Viana R., Lunkenheimer P., Loidl A., Bohmer R.J. Quantum paraelectric and induced ferroelectric states in SrTi03 // Phys.: Condens. Matter, 1996, v. 8, p. 4673-4690.

75. Neville R.C., HoeneisenB., Mead C.A. Anomalous resonance of SrTi03 // J. Appl. Phys. 1972, v. 43, 10, p. 3903-3906.

76. Hegenbarth E. Die feldstarkesabhangigkeit der dielektrizitats-konstanten von SrTi03. //Phys. Stat. Sol, 1964, v. 6, p. 333-341.

77. Uwe H., Sakudo T. Stress-induced ferroelectricity and soft phonon modes in SrTi03.//Phys. Rev. 1976, В13, 1, p. 271-286.

78. Viana R., Lunkenheimer P., HembergerJ., Bohmer R., Loidt A. Dielectric spectroscopy in SrTi03 // Phys. Rev. 1994, B50, p. 601-604.

79. AngC., GuoR., Bhalla A.S., Cross L.E. Effect of electric field and post-treatment on dielectric behavior of SrTi03 single crystal. // J Appl. Phys., 2000, v. 87, 8, p. 3937-3940.

80. Yamanaka A., KataokaM., InabaY., InoueK., HehlenB., Curtens E. Evidencefor competing orderings in strontium titanate from hyper-Raman scattering spectroscopy. // Europhys. Lett. 2000, v. 50, 5, p. 688.

81. Barrett K.A. Dielectric constant in perovskite type crystals // Phys. Rev., 1952, v. 86, N 1, p. 118—120.

82. Sawaguchi E., Kikuchi A., Kodera Y. Dielectric constant of strontium titanate at low temperatures. // J. Phys. Soc. Jpn. 1962, v. 17, 10, p. 1666-1667.

83. Dec J., Kleemann W., Westwanski B. Scaling behavior of strontium titanate // J. Phys.: Condens. Matter. 1999, v. 11, p. L379-L384.

84. Вендик О.Г., Козырев А.Б. Аналитическое описание диэлектрической нелинейности сегнетоэлектрических материалов с размытым фазовым переходом. // ФТТ, 1975, т. 17, вып. 3, с. 846-851.

85. Гинзбург B.JI. Несколько замечаний к фазовым переходам второго рода в микроскопической теории сегнетоэлектричества. // ФТТб 1960, т. 11, вып. 9, с. 2031-2043.

86. Гинзбург B.J1. Теория сегнетоэлектрических явлений. // УФЫ 1949, т. 38, вып.4, с. 491-525.

87. Devonshire A.F. Theory of barium titanate Part II. // Philosophical Magazine, 1951, v. 42, p. 1065-1079.

88. Фрицберг В.Я., Гринвальд Г.Ж., Гаевскис А.П. Исследование нелинейности в неполярной фазе сегнетоэлектрических твердых растворов со структурой перовскита. // Изв. Вузов. Физика, 1977, т. 20, вып. 1, с. 103-112.

89. Di Domenico М., Jonson D., Pantell R. Ferroelectric harmonic generator and the large-signal microwave characteristics of ferroelectric ceramics. // J. Appl. Phys., 1962, v. 33, p. 1697-1705.

90. Иванов И.В. Нелинейные, параметрические и термостабилизируюгциеся колебательные системы на сегнетоэлектриках. // Докторская дисс. Физ. Фак. МГУ, М., 1977, 437 с.

91. Белокопытов Г.В., Бузин И.М., Иванов И.В., Стрепетова Н.Н., Чупраков В.Ф. Диэлектрическая нелинейность монокристаллического титаната стронция. // ФТТ, 1981, т. 23, вып. 1, с. 141-145.

92. Чупраков В.Ф. Диэлектрическая нелинейность танталата калия и титаната стронция на СВЧ при низких температурах. // Канд. дис., МГУ, М., 1981.

93. Белокопытов Г.В. Избыточная диэлектрическая нелинейность неоднородных сегнетоэлектриков. I. Объемные эффекты. // ФТТ, 1995, т. 37, вып. 7, с. 1953-1962.

94. ДедыкА.И., Гольцман Б.М., Карманенко С.Ф., ЛемановВ.В., Тер-Мартиросян Л.Т. Диэлектрические свойства тонких пленок SrTi03 и Sro,5,Bao.5Ti03 // ФТТ, 1996, т. 38, вып. 8, с. 2493-2501.

95. GaltD., Price J., Beall J., Ono R. Characterzation of a tunable thin film microwave YBa2Cu307 / SrTi03 coplanar capacitor. // Appl.Phys.Lett., 1992,.v. 63, N22, p. 3078-3080.

96. Томашпольский Ю.Я., Севостьянов M.A., Ратников Г.Е., Федотов А.Ф. Структура вакуумных конденсаторов на титанате стронция. // Кристаллография, 1975, т. 20, вып.1, с. 194-197.

97. Вендик О.Г., Зубко С.П., Тер-Мартиросян Л.Т. Корреляционные эффекты в сегнетоэлектрическом тонкоплёночном конденсаторе. // ФТТ, 1996, т. 38, вып. 12, с. 3654 -3664.

98. Hegenbarth Е., Frenzel С. // Cryogenics , 1967, v.7, 6, р.ЗЗ 1-338.

99. GaltD., Price J. Characterization of a tunable thin film microwave YBa2Cu307d/ SrTi03 coplanar capacitor. // Appl. Phys. Lett., 1993, v. 63, 22, p. 3078-3080.

100. Komatsu S., AbeK. Crystallographic orientation dependence of dielectric constant in epitaxially grown SrTi03 films. // Jpn. J. Appl. Phys., 1995, v. 34, 7A, p. 3597-3601.

101. HiranoT., TagaM., Kobayashi Т. // Jpn. J. Appl. Phys., 1993, v. 32, p. L3597-L3601.

102. Вендик О.Г., Прудан A.M., Козырев А.Б., Гольман E.K., Земцов А.Е., Иванов А.В. Тезисы докладов XV Всероссийской конференции по физике сегнетоэлектриков (ВКС XV), г. Ростов- на - Дону, г. Азов, 14 -18 сентября 1999 г., с. 163.

103. Prudan A.M., Zemzov A.V., Temperature dependence of mechanical deformation in strontium titanate thin films on supphire substrates // Integrated Ferroelectrics, 2002, v. 38, p. 171-179.

104. PertsevN.A., Zembilgotov A.G., Tagantsev A.K. Effect of mechanical boundary conditions on phase diagrams of epitaxial ferroelectric thin films. // Phys. Rev. Letters, 1998, v. 80, 9, p. 1988-1991.

105. SpeackJ.S., Pompe W. Domain configurations due to multiple misfit relaxation mechanisms in epitaxial ferroelectric thin films. I. Theory. // J. Appl. Phys., 1994, v. 76, 1, p.466-476.

106. Pompe W. GongX., SuoZ., SpeackJ.S. Elastic energy release due to domain formation in the strained epitaxy of ferroelectric and ferroelastic films.// J. Appl. Phys., 1993, v. 74, 10, p.6012-6019.

107. PertsevN.A., Zembilgotov A.G. Domain populations in epitaxial ferroelectric thin films: Theoretical calculations and comparison with experiment. // J.Appl. Physics, 1996, v. 80, 11, p. 6401-6406.

108. Chang W., Gilmore C.N., Kim W-J., Pond J.M., Kichoefer S.W., Quadri S.B., ChirseyD.B., HorwilzJ.S. Influence of strain on microwave dielectric properties of (Ba,Sr)Ti03 thin films. // J Appl. Phys., 2000, v. 87, 6, p. 3044-3049.

109. Burke W.J., PressleyR.J., Slonehewski J.S. Raman scattering and phase transitions in stressed SrTi03. // Solid St. Commun. 1971, v. 9, 3, p. 191-197.

110. Schimizu T. The effect of strain on the permittivity of SrTi03 from first principles studi. // Solid St.Commucation, 1997, v. 102, 7, p. 523-527.

111. Rehwald W. Anomalous ultrasonic attenuation at 105 К transition in strontium titanate. // Solid State Commun., 1970, v. 8, 8, p. 607-611.

112. Schmidt G., Hegenbarth E. // Phys. Status Solidi, 1963, v. 3, 2, p. 329-337.

113. Sorge G., Beige H., Schmidt G. // Phys. Status Solidi, 1974, A 26, p. К 153.

114. Hegenbarth E. Dielectrische und kalorische Untersuchungen an ferroelektrischen Keramiken bei tifen Temperaturen. // Phys. St. Solidi, 1962, v. 2, p. 1544-1552;

115. HembergerJ., Nicklas M., VianaR., Lunkenheimer P., Loidl A., Bohmer R. Quantum paraelectric and induced ferroelectric states in SrTi03. // J. Phys.: Condens. Matter, 1996, v. 8, p. 4673-4690.

116. Hochli U.T., BoatnerL.A. Electromechanical properties and electron tunneling in Kta03. // J. Phys. C: Sol. St. Phys., 1977., v. 10, p. 4319-4334.

117. Дражев M.H., Кебеджиев А.Г. Логарифмический пикоамперметр. // ПТЭ, 1984, т. 76, с. 76-79.

118. Yeargan J.R., Taylor H.L. // J.AppI. Phys., 1968, v. 39, p.5600-5608.

119. МоттН., Дэвис Э. Электронные процессы в некристаллических веществах, т. 1, М., Мир, 1982, 366 с.

120. Lawless W.N. Field-dependent specific heats and soft modes in KTa03 and SrTi03 at low temperatures // Phys. Rev., 1978, v. 18, 5, p.2394-2396.

121. Parker D.,Yahia J. ac Hall Measurements in Crystals of Strontium Titanate from 190 to 500°K: Dependence of Hall Mobility on Charge-Carrier Density // Phys.Rev.,1968, v. 169, N 3, p. 605 609.

122. Lee C., YahiaJ., BrebnerJ.L. Electronic conduction in slightly reduced strontium titanate at low temperatures. // Phys. Rev. B, 1971, v. 3, N 8, p. 2325 2533.

123. Tutte O.N., Chapman P.N., Electron mobility in semiconducting SrTi03.// Phys. Rev., 1967, v. 155, p. 796-801.

124. Perluzzo G., Destry J., // Can. J. Phys., 1976, 54, p. 1482 1487.

125. Wemple S.H., Di Djmenico M., JajaramanA. Electron Scattering in Perovskite-Oxide Ferroelectric Semiconductors // Phys. Rev., 1969, v. 180, N 2, p. 547-556.

126. КунинВ.Я., ЦикинА.Н., Штурбина H.A. Уровни прилипания в монокристаллах SrTi03. //ФТТ, 1973, т. 15, N 11, с. 3417-3419.

127. Keroack D., Lepine Y., Brebner J.L. Drift mobility measurements of small-polaron transport in SrTi03. // J. Phys. C.: Sol. St. Phys., 1984, v. 17, N 5, p. 833-842.

128. Дедык А.И., Прудан A.M., Тер-Мартиросян JI.T. Параметры контактов нелинейных конденсаторов на основе монокристаллического титаната стронция. // Изв. ВУЗов радиоэлектроника, 1989, вып. 9, С. 74-76.

129. WaserR., Balatu Т., Hardt К-Н. Dc Electrical Degradation of Perovskite-Tipe Titanates:I, Ceramics // J. Am. Ceram. Soc. 1990, v. 73, 6, p. 1645-1653.

130. WaserR., Balatu Т., Hardt K-H. Dc Electrical Degradation of Perovskite-Tipe Titanates:II, Single Crystals // J. Am. Ceram. Soc. 1990, v. 73, 6, p. 16541662.

131. Balatu Т., WaserR., Hardt K-H. Dc Electrical Degradation of Perovskite-Tipe Titanates:III, A Model of the Mechanism // J. Am. Ceram. Soc. 1990, v. 73, 6, p. 1663-1673.

132. Адирович Э.И. Электрическое поле и токи в диэлектриках. // ФТТ, 1960, т. 11, N7, с. 1410-1422.

133. Вендик О.Г., Дедык А.И., Дмитриева Р.В, Зайончковский А.Я., Лихолетов Ю.В., Рубан А.С. Гистерезис диэлектрической проницаемости титаната стронция при 4.2 К. // ФТТ, 1984, т. 26, N 3, с. 684-689.

134. Дедык А.И., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Электропроводность МДМ структур на основе монокристаллов титаната стронция // ФТТ, 1984, т.26, в. 1, с.299-301.

135. Вендик О.Г., Дедык А.И„ Зайончковский А.Я., Смурова. И.А. Влияние объёмного заряда на вольт-фарадные характеристики МДМ-структур на основе нелинейных диэлектриков. // Изв. Вузов. Физика, 1982, т. 25, вып. 3, с. 68-71.

136. Дедык А.И., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Электропроводность высокоомных монокристаллов титаната стронция в интервале. 150-400 К // ФТТ, 1985, т.27, в.6. с.1615-1619.

137. Борисовский К.Е., Прудан A.M. Электрокалорические коэффициенты титаната стронция при криогенных температурах // ФТТ, 1989, т.31, в. 8, с.53-56.

138. Борисовский К.Е., Дедык А.И., Прудан A.M. Размерный эффект электрокалорического охлаждения структур на основе титаната стронция. //ФТТ, 1992, т. 34, вып. 6, С. 1692-1661.

139. Radebaugh. R., Lawless W.N., Siegwarth J.D., Morrow A.J. Electrocaloric refrigeration at cryogenic temperatures. // Ferroelectrics, 1980. V. 27. p. 205— 211.

140. Kikuchi A., Sawaguchi E. Electrocaloric effect in SrTiC^. // J. Phys. Soc. Jap., 1964, V. 19, p. 1497—1498.

141. Radebaugh R., Lawless W.N., Siegwarth J.D., Morrow A.J. Feasibility of electrocaloric refrigeration for the 4- 15 К temperature range. // Criogenics, 1979, v. 19. p. 187—205.

142. Lawless W.N. Specific heat and electrocaloric properties of КТаОз at low temperatures // Phys. Rev. В., 1977. V. 16, N 1. p. 433—439.

143. Franke V., Hegenbarth E. Cpecific heat measurements of SrTi03 near 110 K.//Phys. St. Sol. (a), 1974, v. 25, N l,p.K17.

144. ToddS.S., Lorenson R.E. Capacities at low temperatures and entropies at 298 К of metatitanates of barium and strontium. // J. Amer. Chem. Soc., 1952, v. 74, p. 2043—2045.

145. Gamier P.R. Specific heat of SrTi03 near the structural transition. // Phys. Lett., 1971, v. 35, N 6, p. 413—414.

146. Lawless W.N., RadebaughR., Siegwarth J.D., Marrow A.J. Electrocaloric refrigeration at cryogenic temperatures. // Ferroelectrics, 1980, V. 27, p. 205— 211.

147. Шарапов Б.Н., Скоков С. H., Дедык А.И., Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т. Позитронная спектроскопия МДМ структур на основе монокристаллического титаната стронция. // ЖТФ, 1988, т.58, вып. 10, С. 2054-2056.

148. Борисов А.З. Измерение подвижности позитронов в твердых телах. // ФТТ, 1983, т. 25, 7, с. 2210—2212.

149. Brandt W., Paulin R Positron implantation-profile effects in solids // Phys. Rev. B, 1977, v. 15, 5, p. 2511—2518.

150. Mills A.P., PfeitferL. Measurement of the Mobility of Positrons in Germanium // Phys. Rev. Lett., 1976, v. 36, p. 1389—1393.

151. McKenzie J.K., Ghorayski P.Z. // Sol. St. Commun, 1985, v. 55, 2, p. 125—127.

152. Kogel G., Triffshauser W. // Red. Eff., 1983, V. 78, p. 221—230.

153. Бурсиан Э.В. Нелинейный кристалл. Титанат бария. М.: Наука, 1974. 295 с.

154. Калюжная Л.В., Ле Гуй Зунг, Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т., Ткачук Б.В. Влияние радиационных дефектов на электропроводящие свойства пленок (Ba,Sr)Ti03. // ЖТФ, 1986, т.56, вып. 10, С. 2058-2059.

155. Калюжная Л.В., Ле Гуй Зунг, Прудан A.M., Тер-Мартиросян Л.Т., Ткачук Б.В. Электропроводность конденсаторов на пленке (Ba,Sr)Ti03. // Изв. ВУЗов радиоэлектроника, 1986, т.29, вып. 5, С. 93-95.

156. Таганцев А.К. О диэлектрических потерях в сегнетоэлектриках типа смещения. // ЖЭТФ, 1984, т.86, вып.6 , с. 2215-2228.

157. Таганцев А.К. О влиянии слабого электрического поля на диэлектрические потери в центрально-симметричном сегнетоэлектрике типа смещения. // ЖЭТФ, 1979, т.77, вып.5 , с. 1993-2004.

158. Гуревич В.Л., Таганцев А.К. О потерях в кристаллах при низких температурах. // ЖЭТФ, 1986, т.64, 1 , с. 142-158.

159. Gurevich V.L., Tagantsev А.К. // Adv. Phys., 1991, v. 40, p. 719-732.

160. Vendik O.G., Ter-Martirosyan L.T., Zubko S.P. Microwave losses in incipient ferroelectrics as function of temperature and biasing field // J. Appl. Phys. 1998, v. 84, 29, p. 993-998.

161. Vendik O.G., GolmanE.K., KozyrevA.B., Prudan A.M. Ferroelectric tuning of planar and bulk microwave devices // J.of Superconductivity, 1999, v.12, N 2, p. 325-338.

162. Tagantsev A.K. DC-electric-fild-induced microwave loss in ferroelectrics and intrinsic limitation for the quality factor of a tunable component. // Appl. Phys. Lett., 2000, v. 76, 9, p. 1182-1184.

163. RupprechtG., Bell R.O., Microwave losses in cubic strontium titanate above the phase transition. // Phys. Rev., 1962, v. 123, p. 97-98.

164. KrupkaJ., GeyerR.G., Kuhn M., Hinken J.H. Dielectric properties of single crystals of A1203, LaA103, NdGa03, SrTi03 and MgO at cryogenic temperatures. // IEEE Trans, on microwave theory and techniques, v. 42, 10, p. 1886-1889.

165. Вендик О.Г., Тер-Мартиросян Л.Т. Электрострикционный механизм СВЧ потерь в планарном конденсаторе на основе пленки титаната стронция // :ЖТФ, 1999, т. 69, вып. 8, с. 93-99.

166. Вендик О.Г., Козырев А.Б., Лоос Г.Д., Павлюк Э.Г., Рубан А.С., Тер-Мартиросян Л.Т. Диэлектрическая проницаемость плёнок титаната стронция в диапазоне температур 4.2-100 К. ФТТ, 1974, т. 16, вып. 4, с. 1222-1228.

167. Kozyrev А.В., Samoilova Т.В., Hollmann Е.К., Golovkov А.А., Kalinikos D.A., Loginov V.E., Prudan A.M., Soldatenkov O.I. Nonlinear behavior of thin film SrTi03 capacitors at microwave frequencies. // J. Appl. Phys., 1998, v. 84, 6, p. 3326-3332.

168. Kozyrev A., Keis V., Buslov O., Ivanov A., Soldatenkov O., Loginov V., Taricin A., Graul J. Microwave properties of ferroelectric film planar varactors. // Integrated Ferroelectrics, 2001, v. 34, p. 271-278.

169. ГольманЕ. К., Гольдрин В. И., Логинов В. E., Прудан А. М., Земцов А. В. Свойства пленок BaxSr.xTi03, выращенных методом магнетронного распыления на сапфире с подслоем SrTi03 // Письма в ЖТФ, 1999, т. 25, вып. 14, с. 1-5.

170. Цидильковский И.М. Электроны проводимости в поле сил инерции. // Соросовский образовательный журнал, 2000, т.6, вып.9, с. 87-94.

171. Kozyrev А.В., Keis V.N., Osadchy V., Pavlov A., Buslov О., Sengupta L. Microwave properties of (Ba,Sr)Ti03 ceramic films and phase-shifters on their base. // Integrated Ferroelectrics, 2001, v. 34, p. 189-195.

172. Kozyrev A., IvanovA., Prudan A., Soldatenkov O., HollmannE., Loginov V., Ginley D., Rivkin T. Microwave phase shifter employing SrTi03 ferroelectric varactors. // Integrated Ferroelectrics, 1999, v. 24, p. 287-295.

173. Varadan V.K., Ghodgaonkar D.K., Varadan V.V., Kelly J.F., Glikerdas P. Ceramic phase shifters for electronically steerable antenna systems// Microwave J., 1992, v. 28, p. 116-125.

174. KeisV.N., Kozyrev А.В., Khazov M.L., SokJ., Lee J. 20 GHz tunable filter based on ferroelectric (Ba,Sr)Ti03 film varactors. // Electronic Letters, v. 34, 11, p. 1107-1109.

175. Vendik O.G., Carlsson E.F., Petrov P.K. et al. HTS/ferroelectric CPW structures for voltage tunable phase shifters, // 27th Tur. Microwave Conf., 1997, 1, p. 196-202.

176. Das S.N. Quality of a ferroelectric material. // IEEE Trans. MTT, 1964, v. 12, 7, p. 440-445.

177. Kawakami S. Loss-less reciprocal transmission and synthesis of two state network. //IEEE Trans. ST , 1966, v. 13, p. 128-138.

178. Tuning varactor. // WEB SITE: www.temex-components.com

179. Козырев А.Б., Солдатенков О.И., Иванов A.B. Время переключения планарных сегнетоэлектрических конденсаторов на основе пленоктитаната стронция и титаната бария-стронция. // Письма в ЖТФ, 1998, т. 24, №19, с. 19-25.

180. Козырев А., Иванов А., Солдатенков О., Гольман Е., Прудан А., Логинов В. СВЧ фазовращатель с планарными конденсаторами на основе пленок титаната стронция // Письма в ЖТФ, 1999, т.25, вып. 20, с. 78 83.

181. Kozyrev A., Keis V., Buslov О., Ivanov A., Soldatenkov О., Loginov V., Taricin A., Graul J. Microwave properties of ferroelectric film planar varactors. // Integrated Ferroelectrics, 2001, v. 34, p. 271-278.