автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Нелинейно-оптическая диагностика сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур для микроэлектроники

На правах рукописи

ШЕРСТЮК Наталия Эдуардовна

НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОНКИХ ПЛЕНОК И НАНОСТРУКТУР ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

Специальность: 05.27.01 - Твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)»

Научный руководитель: Доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Е.Д. Мишина (МИРЭА)

Официальные оппоненты: Доктор физико-математических наук,

ведущий научный сотрудник Г.Х. Китаева

(Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова).

Кандидат физико-математических наук, доцент Б.Б. Педько

(Тверской государственный университет)

Ведущая организация: Московский государственный институт

электронной техники (МИЭТ)

Автореферат разослан «_»_2005 года.

Защита состоится «_»_2005 года в_часов на заседании

диссертационного совета Д212.131.02 в МИРЭА по адресу. 119454 Москва, просп. Вернадского 78, ауд. А-13

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МИРЭА.

Ученый секретарь диссертационного совета

канд.тех. наук ВальднерВ.О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию методом генерации второй оптической гармоники (ГВГ) сегнетоэлектрических материалов, имеющих потенциальное применение в перспективных устройствах микро- и оптоэлектроники. Особое внимание уделено изучению параметров доменной структуры и особенностей переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках, а также исследованию свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

Актуальность работы.

Основные тенденции развития современной микроэлектроники связаны с требованиями увеличения плотности элементов (до Тбит/см2), а также уменьшения поперечного размера активных элементов с целью снижения рабочих напряжений и, соответственно, энергосбережения. В связи с этим в значительной степени ужесточаются требования к качеству используемых сегнетоэлектрических материалов.

Повышение качества материалов и уменьшение размеров отдельных элементов требует создания новых методов контроля их характеристик, так как традиционные методики имеют целый ряд ограничений.

Исследование доменной структуры, определяющей сегнетоэлектрическую поляризацию, а также принципиальных пределов скорости ее переключения представляет большой интерес как для фундаментальной физики, так и для практических приложений. Увеличение скорости переключения поляризации является основной задачей в использовании сегнетоэлектрических материалов для создания элементов памяти, переключателей и модуляторов, функционирующих в диапазоне частот 1 - 100 ГТц. При этом сигналы должны нести информацию, то есть являться волновыми пакетами произвольной формы с произвольной скважностью. Поэтому большое внимание уделяется исследованию процессов динамики переключения функциональных параметров в режиме одиночных коротких импульсов.

В связи с постоянно уменьшающимися размерами активных элементов, весьма актуальным является также исследование влияния размерных эффектов на сегнетоэлектрические свойства тонких пленок.

Нанотехнология является на сегодняшний день одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки и техники. Разработка методов изготовления новых типов наноструктур и их диагностика включены в «дорожные карты» развития микроэлектронной промышленности.

Особое место занимают сегнетоэлектрические наноструктуры, идея создания которых путем погружения нанопористой мембраны-матрицы в

прекурсор сегнетоэлектрического материала, возникла лишь несколько лет назад. Подобная матричная методика позволяет создавать наноструктуры (наночастицы) заданной геометрии, соответствующей используемому шаблону-матрице, что представляет интерес не только для практических приложений, но и с фундаментальной точки зрения: появляется возможность проведения систематических исследований влияния размера наночастицы на ее сегнетоэлектрические свойства.

Актуальность представленных исследований заключается в развитии эффективных неразрушающих методик для экспериментального исследования свойств и контроля качества сегнетоэлектрических материалов.

Целью работы является разработка экспериментальных и теоретических основ нелинейно-оптической диагностики сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур для микро-, нано- и оптоэлектроники.

Согласно этой цели были поставлены следующие конкретные задачи:

I. Разработка методики нелинейно-оптической диагностики доменной структуры сегнетоэлектрических тонких пленок, использующихся для создания элементов высокоскоростных сегнетоэлектрических запоминающих устройств. Определение пределов чувствительности методик при использовании лазерных источников и приемников излучения различных типов.

II. Исследование динамики переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках методом ГВГ.

III. Изучение диагностических возможностей методики ГВГ для исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

Научная новизна

В работе предложен ряд оригинальных экспериментальных и теоретических подходов и методик исследования сегнетоэлектрических материалов. В частности:

1. Развита оригинальная методика нелинейно-оптической диагностики субмикронной доменной структуры сегнетоэлектрических пленок, основанная на одновременном исследовании поляризационных зависимостей и индикатрис рассеяния ВГ.

2. На основе теоретического (феноменологического) анализа поля ВГ, генерируемого пленкой сегнетоэлектрика, разработана методика расчета сегнетоэлектрической поляризации, с использованием которой получены локальные петли гистерезиса сегнетоэлектрической поляризации.

3. Разработана методика и проведены исследования квазилинейного режима переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках в диапазоне до 200 МГц.

4. Разработана методика и проведены исследования степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы пористого оксида алюминия при исследовании поперечного скола наноструктуры с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ).

Практическое значение представленной работы состоит в развитии и изучении диагностических возможностей метода генерации второй оптической гармоники для исследования процессов, происходящих в тонких пленках технологически перспективных сегнетоэлектрических материалов, а также для исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

На защиту выносятся следующие положения:

1 Методика нелинейно-оптической диагностики субмикронной доменной структуры сегнетоэлектрических пленок, основанная на одновременном исследовании поляризационных зависимостей и индикатрис рассеяния ВГ, а также зависимостей интенсивности ВГ от угла падения.

2 Стендовая модель нелинейно-оптического микроскопа изображения с пространственным разрешением 0.4 мкм на основе фемтосекундного лазера и стробируемой ПЗС камеры с интенсификатором изображения для синхронных измерений оптических и электрических характеристик. Локальные петли гистерезиса сегнетоэлектрической поляризации с разрешением 0.4 мкм в тонкой пленке сегнетоэлектрической керамики.

3 Методика локальной диагностики состояния поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках на основе сканирующей нелинейно-оптической микроскопии. Картирование состояния поляризации по нелинейно-оптическому отклику в тонкой сегнетоэлектрической пленке при наложении электрического поля в плоскости и перпендикулярно плоскости пленки.

4 Алгоритмы расчета структурных и функциональных характеристик: объемных долей доменов, ориентированных вдоль различных кристаллографических осей, локальной (нормированной) поляризации.

5 Зависимости компонент тензора нелинейной восприимчивости и постоянной решетки от толщины пленки. Проверка наличия сегнетоэлектрических свойств в сверхтонких пленках (до 6 нм).

6 Методика исследования переключения сегнетоэлектрической поляризации и перестройки доменной структуры с временным разрешением 5 не.

7 Наличие квазилинейного режима переключения поляризации в тонкой сегнетоэлектрической пленке.

8 Структура и нелинейно-оптические свойства сегнетоэлектрических наноструктур (степень заполнения пор и глубина проникновения материала в поры мембраны-матрицы), полученных по шаблонной технологии на основе пористых мембран оксида алюминия, при исследовании поперечного скола наноструктуры методом АСМ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Всероссийских и Междунарнодных конференциях: Международная научно-практическая конференция "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения" (INTERMATIC'04), 2004, Россия; Международные конференции "Микро- и наноэлектроника" (ICMNE'01, ICMNE'03), 2003, 2001, Россия; 10й Европейский симпозиум по сегнетоэлектрическтву (EMF'03), 2003, Великобритания; Всероссийские конференции по физике сегнетоэлектриков (BKC-XVI, BKC-XVII), 2003, 2005, Россия; 7й Российско-японский симпозиум по сегнетоэлектричеству (RCBJSF'02), 2002, Россия; Международная конференция по нелинейной оптике границ (NOPTTOl), 2001, Нидерланды; Международная конференция по сегнетоэлектрическим элементам памяти (FERAM'01), 2001, Япония; Всероссийское совещание по нанофотонике, 2001, Россия; 19-я Европейская конференция по физике поверхности (ECOSS-19), 2000, Испания; Международная конференция по квантовой электронике (QELS'99), 1999, США; Европейская конференция Общества исследования материалов (E-MRS'98), 1998, Франция; Европейская конференция по квантовой электронике (CLEO/Europe-EQEC'98), 1998, Великобритания.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 36 работ, из которых 13 работ являются статьями в реферируемых журналах (Physical Review Letters, ЖЭТФ, Микроэлектроника, Ferroelectrics, Applied Physics Letters, Thin Solid Films и др.).

Авторский вклад. Все результаты, изложенные в диссертационной работе, получены автором лично либо при его непосредственном участии.

Структура и объем диссертации

Диссертация включает в себя 175 страниц основного текста, 45 рисунков и 3 таблицы, и состоит из шести глав, введения, заключения и списка литературы, содержащего 220 наименований.

Во введении сформулирована постановка задачи и обосновывается актуальность выбранной темы.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Глава 1. Методы изготовления, диагностики и применения сегнетоэлектрических материалов в микроэлектронике.

Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященной тенденциям развития современной микро- и наноэлектроники, а также описанию основных методик изготовления и диагностики свойств сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур.

Разнообразные свойства тонких сегнетоэлектрических пленок находят применение при создании конденсаторов, микроактюаторов, приемников инфракрасного излучения, оптических процессоров, волноводов и линий задержки, приборов на поверхностных акустических волнах, различных акустооптических устройств, изменяющих заданным образом спектральный состав, амплитуду и направление распространения светового сигнала, сенсоров и преобразователей, разнообразных устройств микроволнового диапазона, а также при создании элементов памяти.

Создание новых сегнетоэлектрических материалов требует разработки адекватных методов диагностики сегнетоэлектриков, в особенности - тонких пленок и наноструктур, которые являются основой сегнетоэлектрических устройств микро- и наноэлектроники. При этом особое внимание уделяется бесконтактным, неразрушающим методикам, которые могут быть использованы на всех этапах производства сегнетоэлектрических материалов. В первой главе приведены описания основных методик, использующихся для исследования структурных и функциональных свойств сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур. Описываемые методики условно разделены на две группы: неоптические методики, использующие в качестве зонда поток частиц, и оптические методики, использующие в качестве зонда электромагнитное излучение. Особое внимание уделено описанию методик, которые применялись в данной работе параллельно с нелинейно-оптической диагностикой свойств исследуемых материалов: рентгеноструктурного анализа, электронной и сканирующей зондовой микроскопии, эллипсометрии, рамановской спектроскопии.

_8

Глава 2. Генерация второй оптической гармоники в тонких сегнетоэлектрических пленках: базовый формализм и экспериментальные методики.

Во второй главе сформулированы основные положения, применяемые при феноменологическом описании генерации второй оптической гармоники (ВГ). Приведены выражения, связывающие нелинейно-оптическую поляризацию и измеряемую в ходе эксперимента интенсивность ВГ. В частности, приводится феноменологическое описание нелинейной поляризации и поля ВГ, а также связь параметров оптической ВГ и сегнетоэлектрической поляризации.

Приводится описание экспериментальных методик, используемых для нелинейно-оптической диагностики сегнетоэлектрических материалов: методик азимутальной анизотропии и поляризационных измерений, а также методики гипер-рэлеевского рассеяния, применяемой для исследования пространственно неоднородных сред.

Во второй главе приводится также детальное описание используемых в данной работе экспериментальных установок и методик изготовления исследуемых структур.

Глава 3. Методика нелинейно-оптической диагностики доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок.

Прямая визуализация доменной структуры сегнетоэлектрических пленок оптическими методами дальнего поля ограничена длиной волны зондирующего излучения. Во многих сегнетоэлектрических материалах размер доменов не превышает десятки нанометров. Тем не менее, совокупность методик, основанных на генерации ВГ, позволяет рассчитывать доли доменов, ориентированных в определенном направлении, а значит, дает возможность оценить величину сегнетоэлектрической поляризации (спонтанной или наведенной).

В главе 3 показано, как на основании совокупности ГВГ методик (поляризационные диаграммы и диаграммы рассеяния) возможен расчет не только объемных долей нескомпенсированных доменов, поляризованных в плоскости образца, но и доменов, ориентированных перпендикулярно плоскости пленки.

Модель полидоменной пленки.

Эпитаксиальные пленки имеют, как правило, домены, ориентированные параллельно кристаллографическим направлениям подложки.

Были предложены две модели полидоменной эпитаксиальной пленки. Модель «смеси доменов» (МСД) включает в себя домены,

ориентированные параллельно и антипараллельно кристаллографическим осям X, У и 2 (ось 2 перпендикулярна поверхности пленки). В рамках этой модели вводятся обозначения объемных долей и /•}"" (1=Х, У или 2) доменов, ориентированных вдоль соответствующих кристаллографических осей. Доли нескомпенсированных доменов, ориентированных вдоль оси I, обозначены как Д/-} = Е^ - /-у (АР, пропорциональна сегнетоэлектрической поляризации Р). В соответствии с приведенными в главе 2 выражениями для интенсивности ВГ в случае пространственно неоднородной среды, величины АР, определяют вклад доменов данной ориентации в зеркальный сигнал ВГ. Доля доменов, ориентированных вдоль данного направления выражается как сумма фракций доменов, ориентированных параллельно и антипараллельно соответствующей оси = + и определяет вклад доменов данной ориентации в диффузный сигнал ВГ.

Вторая возможная модификация модели полидоменной пленки соответствует случаю, когда все домены ориентированы преимущественно вдоль одной оси (в нашем случае оси 2), но наблюдается небольшая разориентация доменов вокруг этой оси, характеризуемая углами Эх, Эу. Эта модель получила название модели «отклоненных доменов» (МОД).

Экспериментальное исследование субмикронной доменной структуры тонких пленок БСТ.

Представлены результаты исследования методом ГВГ субмикронной доменной структуры в эпитаксиальных пленках (Вао 7§го з)ТЮз толщиной от 6 до 140 нм, изготовленных методом магнетронного напыления на подложках МдО (100).

При рассмотрении сигнала ВГ можно выделить две компоненты -когерентную, излучаемую в зеркальном направлении, и некогерентную (диффузную) составляющую интенсивности ВГ. Когерентная компонента ВГ зависит от разностных долей доменов, ориентированных вдоль осей декартовой системы координат:

где ЕРХ и Е^ - поля ВГ, генерируемые доменами, ориентированными

генерируемых Х- и У-ориентированными доменами, возникающая за счет разности показателей преломления обыкновенной и необыкновенной волн, с? - толщина пленки.

ifl =(AFXEFX + AFyEfy \AFx Efx + AFy Efy )* = = AFxe}-x + AFy ЕрГ + 2AFxAFyE

FX EFY COSX

(1)

„ v v lad I вдоль осей X и Y, а у--1"

) - разность фаз волн ВГ,

Вклад в некогерентную компоненту вносят все домены, ориентированные и параллельно, и антипараллельно осям:

^жои = РХ^рх ' Ерх + Ру Ерг ' Еру = РХ^РХ + ^г ^гу (2)

В случае нормального падения излучения накачки, вклад 2-доменов, ориентировашшх вдоль нормали к поверхности, обращается в ноль. Для того, чтобы учесть влияние этих доменов на параметры излучения ВГ, необходимо провести исследования для угла падения излучения накачки, отличного от нуля.

Исследования нелинейно-оптического отклика пленок толщиной более 6 нм показали, что при нормальном падении излучения накачки сигнал ВГ определяется доменами, ориентированными в плоскости пленки (сигнал ВГ диффузный), тогда как при значении угла падения а = 10° в индикатрисе рассеяния появляется зеркальный пик, который определяется значительным вкладом нескомпенсированных долей доменов, ориентированных перпендикулярно плоскости пленки. Эти результаты соответствуют исследованиям структуры, проведенным методом рентгеноструктурного анализа.

Для пленок толщиной 6 нм сигнал ВГ остается диффузным (не содержит зеркального пика) при любых значениях угла падения, что позволяет сделать вывод о том, что уменьшение толщины пленок приводит к относительному увеличению объемных долей доменов, ориентированных в плоскости пленки.

Исследования нелинейно-оптического отклика пленки толщиной 6 нм в электрическом поле показали значительные изменения индикатрис рассеяния в зависимости от приложенного внешнего напряжения: увеличение напряжения приводит к возрастанию зеркального пика, а при обратном изменении внешнего поля до нуля сигнал ВГ превышает первоначальное значение. Это позволяет сделать вывод о наличии в исследуемой пленке остаточной поляризации.

Поляризационные диаграммы рассеянного (некогерентного) излучения аппроксимировались соотношением (2).

Для модели МСД были использованы 3 подгоночных параметра: отношение долей Х- и У- ориентированных доменов Рх/Ту и отношение нелинейных восприимчивостей Хах/Хж и Хгп/Хюи- Здесь учитывалось, что для рассмагриваемого класса симметрии (4тт) отличны от нуля только эти три независимые компоненты тензора нелинейной восприимчивости. При аппроксимации данных был использован один и тот же масштабный множитель для всех пленок, поэтому из анализа экспериментальных данных МОЖНО получить толщинные зависимости Хг^Хххг, Хгш!%ху.г И Р\/Ру

Для МОД использовались 4 подгоночных параметра: ХыЛУм? и хг??1'х ххг, а также углы отклонений 0х и 0у.

1

?

Используя полученные из анализа поляризационных диаграмм некогерентного рассеяния (для угла падения 10 ) значения нелинейных восприимчивостей, можно аппроксимировать экспериментальные кривые для когерентного сигнала ВГ выражением (1) с использованием двух подгоночных параметров: ДРх/ЛРг и ЛРУ/ЛР/-

Для всех образцов среднеквадратичное отклонение подгоночных кривых от экспериментальных минимально для модели МСД. Полученные для этой модели значения долей доменов, ориентированных вдоль соответствующих осей, близки к величинам, полученным на основе рентгеноструктурного анализа. В то же время, расчеты, проведенные в рамках модели МОД, дают значения существенно (на < цга-два

порядка) превышающие те же соотношения, известные для о^ьемных перовскитов.

Кроме того, значения углов отклонений, полученные из нелинейно-оптического анализа, превышают значения, полученные из рентгеноструктурного анализа. Эти факторы легли в основу окончательного выбора в пользу модели МСД для дальнейшего анализа данных.

Толщинные зависимости нелинейных восприимчивостей и долей доменов, ориентированных вдоль кристаллографических осей, представлены на рисунке 1: а) - отношение компонент нелинейных восприимчивостей % гхх/Хххх И ХиЛхх^; б) - объемные доли доменов, ориентированных в плоскости пленки (Рх для 4=140 нм принято за единицу); в) - доли некомпенсированных доменов (нормированные на Др2 для 4= 140 нм). Нелинейные

восприимчивости, измеренные относительно величины имеют максимум в области толщин 50-70 нм. Доли Х- и У-ориентированных доменов

("измеренных относительно доли

1 1 р-о- > • , о' а)

г X

л

рЬ. У б)

АР * * * - —А

1 в)

50

100

150 200

Толщина пленки (нм)

Рисунок параметров толщины, результат

1. Зависимости пленок БСТ от полученные как аппроксимации

поляризационных интенсивности ВГ.

зависимостей

_12

Fx для пленки с толщиной <5^=140 нм) незначительно уменьшаются около 4=50 нм, и существенно увеличиваются для пленки толщиной d/= 6 нм. Для толстых пленок FX«FY. Избыточные доли доменов (AF7 для dj= 140 нм принята за единицу) увеличиваются с уменьшением толщины пленки.

Таким образом, предложенная в главе 3 методика нелинейно-оптической диагностики субмикронной доменной структуры сегнетоэлектрических пленок, основанная на параллельном исследовании поляризационных зависимостей и индикатрис рассеяния излучения ВГ при различных углах падения излучения накачки, позволяет проводить комплексный анализ параметров доменной структуры исследуемого материала. Кроме того, при помощи данной методики можно сделать вывод о наличии сегнетоэлектрических свойств в сверхтонких пленках.

Глава 4. Исследования доменной структуры сегнетоэлектрических тонких пленок методом микроскопии ВГ.

В сегнетоэлектрических материалах поле ВГ непосредственно связано с сегнетоэлектрической поляризацией. Приложение к сегнетоэлектрику электрического поля приводит к возникновению эффектов, влияющих на поляризацию, и, следовательно, приводящих к изменению нелинейно-оптического отклика материала. Таким образом, исследование параметров излучения ВГ при наложении внешнего электрического поля позволяет не только проводить исследование структуры материала, но и одновременно получать информацию о электроиндуцированных эффектах в сегнетоэлектриках.

В силу того, что сигнал ВГ несет более разнообразную информацию о структуре исследуемого объекта, чем линейное (отраженное или прошедшее через образец) излучение, микроскопия ВГ дает возможность проводить исследования, недоступные для традиционной оптической микроскопии.

Экспериментальные исследования доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок методом сканирующей микроскопии ВГ.

Представлены результаты исследования методом сканирующей микроскопии ВГ состояния поляризации тонких пленок титаната бария-стронция (БСТ) и цирконата-титаната свинца (ЦТС) различного состава при приложении внешнего электрического поля в плоскости и перпендикулярно плоскости пленки. Серия тонких пленок (PbxZr0 5з)Т1о 47О3 с превышением содержания свинца в пленкообразующем растворе л: = 1.05, 1.1, 1.3 относительно стехиометрического значения была получена методом золь-гель. Пленки (Вао7$Гоз)ТЮз, толщиной 140 нм,

были изготовлены методом магнетронного напыления на подложке ЭгТЮз (100).

Для приложения внешнего электрического поля перпендикулярно плоскости пленки ЦТС, на ее поверхность наносились тонкие (20 - 30 нм) металлические полупрозрачные электроды. Вклад этих электродов в интенсивность ВГ пренебрежимо мал по сравнению с сигналом ВГ, генерируемым сегнетоэлектрической пленкой, что дало возможность проводить нелинейно-оптические исследования непосредственно в процессе переполяризации пленки под действием электрического поля, направленного перпендикулярно ее поверхности.

Для приложения электрического поля в плоскости пленки БСТ на ее поверхность напылялись полупрозрачные никелевые электроды толщиной Знм. Ширина зазора между параллельными сторонами электродов была равна 40 мкм. В контакте с полупрозрачными никелевыми электродами напылялись более толстые электроды, к которым подводилось напряжение. Такая конфигурация электродов позволяла проводить измерения поляризационного состояния сегнетоэлектрической пленки БСТ не только в зазоре между электродами, но и в области пленки под полупрозрачным никелевым электродом.

Петли диэлектрического гистерезиса измерялись методом Сойера-Тауэра. Для получения надежного отношения сигнал/шум для ВГ необходимо усреднение сигнала за несколько секунд. Это потребовало синхронизации поляризующего поля и системы счета фотонов, работающей в режиме «окна»: измерения проводились не непрерывно, а только в течении определенного временного интервала («окна») длительностью = 0.01+0.02 мс. Изменение времени задержки

срабатывания системы регистрации позволило наблюдать распределение поляризации по поверхности исследуемого образца в различных точках петли гистерезиса. На основании этих измерений были составлены карты распределения поляризации в зависимости от приложенного напряжения. Пространственное разрешение этой методики определялось размером пятна лазерного излучения на поверхности образца. Контраст данных изображений существенно превышает контраст, обусловленный неоднородностью толщины пленки (шероховатостью поверхности), поэтому можно утверждать, что неоднородность распределения интенсивности нелинейно-оптического отклика отвечает неоднородности диэлектрической поляризации.

Диагностика состояния поляризации в тонких пленках ЦТС методом нелинейно-оптической микроскопии изображения.

Методом нелинейно-оптической микроскопии изображения проведены наблюдения динамики переполяризации сегнетоэлектрических

тонких пленок ЦТС различного состава и получены изображения, соответствующие различным точкам петли гистерезиса. Особенность данной методики заключается в исследовании локального сигнала второй гармоники при наложении электрического поля в плоскости, перпендикулярной поверхности пленки.

По сравнению со сканирующей нелинейно-оптической микроскопией, методика нелинейно-оптической микроскопии изображения позволяет значительно сократить время измерения: использование ПЗС-камеры позволяет сделать мгновенный «снимок» всей исследуемой области. Кроме того, эта методика обладает существенно более высоким пространственным разрешением, которое для используемого увеличения составило величину, близкую к теоретическому пределу системы.

Для определения пространственного разрешения методики исследовалось поведение отдельных пикселей изображения в изображениях, полученных для различных точек петли гистерезиса.

Рисунок 2. Локальные петли гистерезиса ВГ для случайно выбранных пикселей в окрестности точек с координатами (хь У1) и (х2, у2), обнаруживающих сходное (а) и различное (б) поведение при приложении внешнего поля.

Было показано, что для большинства областей гистерезис ВГ имеет параболическую форму и соответствует диэлектрическому гистерезису (рисунок 2(а)). Тем не менее, в некоторых случаях соседние пиксели изображения обнаруживают противоположное поведение при изменении внешнего электрического поля (то есть убывание сигнала на одном пикселе при изменении поляризующего поля, соответствует возрастанию сигнала на соседнем пикселе), а также изменение формы гистерезиса ВГ

(рисунок 2(6)). Это различие, существенно превышающее погрешность изображения, говорит о том, что каждый пиксель изображения может быть соотнесен с соответствующим участком реальной поверхности сегнетоэлектрической пленки.

Это означает, что в нашей экспериментальной установке пространственное разрешение составляет величину порядка размера пикселя изображения, что при данном увеличении (50) равно 0,4 мкм. Это ?начение приближается к теоретическому пределу нашей системы: Ах = 1.22Л/2 хЛ/Х « 400 НМ.

Для расчета гистерезиса нелинейной поляризации необходимо рассмотреть зависимость интенсивности ВГ от приложенного напряжения для отдельных пикселей. Непараболическая форма зависимости 12т(и) (снижение сигнала ВГ при возрастании внешнего напряжения) может говорить о том, что в данной области существуют локальные утечки заряда из-за пористой структуры пленки.

Информация, полученная при помощи методики микроскопии ВГ (наличие областей непереключаемой поляризации, обнаружение локальных утечек заряда, особенности нарушенного слоя вблизи электродов и т.п.) может иметь большое значение при исследовании качества сегнетоэлектрических материалов, а также возможностей их использования в устройствах современной микро- и наноэлектроники.

Глава 5. Исследование методом ГВГ процессов переключения в тонких сегнетоэлектрических пленках.

В пятой главе приведены результаты исследования методом генерации второй оптической гармоники процессов переключения поляризации в сегнетоэлектрических тонких пленках БСТ в различных временных диапазонах.

Интерпретация экспериментальных результатов проводилась на основании модели смеси доменов (МСД).

Для исследования процессов переключения с генератора импульсов на образец подавалось напряжение, имевшее форму ступеньки (переключение напряжения от 0 до некоторого постоянного значения) или короткого импульса.

Были использованы два типа импульсов: в импульсе первого типа (назовем его А-импульс) происходит скачок напряжения от нуля до некоторого положительного или отрицательного значения с последующим спадом до нуля. В импульсе второго типа (У-импульс) амплитуда напряжения вначале изменяется от некоторого начального положительного или отрицательного значения до нуля и затем вновь увеличивается до исходного значения напряжения.

Сигнал ВГ при нулевом значении внешнего поля равен нулю: в неполяризованной пленке преобладают ^-ориентированные домены, которые при нормальном падении излучения накачки не вносят вклада в интенсивность ВГ; доля нескомпенсированных доменов, ориентированных в плоскости пленки, равна нулю. При приложении постоянного напряжения в зазоре между электродами происходит переориентация доменов в направлении приложенного поля, и сигнал ВГ в этом случае определяется Х-доменами.

Изменения в доменной структуре пленки при приложении

О 20 40 60 80

время задержки (не)

100

импульсного напряжения рассмотрим на примере положительного импульса и положительного У-импульса.

В начале А-импульса в пленке также преобладают домены, ориентированные перпендикулярно поверхности. При резком возрастании напряжения увеличивается доля X-доменов в пленке, и в пике напряжения нелинейно-оптический отклик определяется доменами, ориентированными вдоль внешнего поля. Спад напряжения до нулевого значения сопровождается обратной переориентацией доменов в направлении оси 2.

В случае У-импульса начальное состояние поляризации пленки соответствует доменам,

ориентированным в плоскости пленки, а при спаде напряжения к нулевому значению происходит переключение доменов по направлению нормали к поверхности.

При исследовании

зависимостей интенсивности ВГ от параметров приложенного

напряжения было показано, что при скачкообразном изменении

напряжения, а также при приложении Л-импульса сигнал ВГ следует за изменением внешнего напряжения (рисунок 3(а)).

Амплитуда модуляции

А-

О

8 500

4+ 4(10

и

00 300

Г) 200

Ж

со £ 100

и

X 0

К

а

н о 3000

2.ЧК

и

И 2000

на

К 15Л0

о

я а 1000

ее 500

<|>

Ё

8

0 100 200 время задержки (не)

300

Рисунок 3. Зависимость интенсивности ВГ (точки) и приложенного напряжения (сплошная линия) от времени задержки «окна» системы счета фотонов для

«нормального» (а) и «нулевого» (б) импульсов.

импульса напряжения и сигнала ВГ практически одинакова Это позволяет сделать вывод, что при таком воздействии в пленке не возникает остаточной поляризации, переключение осуществляется в квазилинейном режиме.

При изменении внешнего напряжения от некоторого начального значения до нуля, с последующим возвратом к исходному состоянию (V-импульс), поведение сигнала ВГ резко отличается от изменения внешнего напряжения (рисунок 3(6)).

Можно предположить, что процессы, возбуждаемые в сегнетоэлектрической пленке У-импульеом, отличаются по своей природе от процессов, происходящих в результате воздействия Л-импульса, что требует проведения дополнительных исследований.

Таким образом, показано, что более предпочтительным для режима электро-оптического модулятора является использование Л-импульса напряжения.

Временное разрешение данной методики ограничено возможностями системы регистрации (в нашем случае 5 не), и может быть повышено за счет использования детекторов сигнала с лучшими временными характеристиками.

Глава 6. Исследование свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

Шестая глава посвящена исследованию свойств сегнетоэлектрических наноструктур. Особое внимание уделяется обсуждению методов изготовления наноструктур, их потенциальному применению для создания устройств микроэлектроники, а также перспективам развития нанотехнологий. Приводятся результаты экспериментального исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур, изготовленных путем внедрения сегнетоэлекгрического материала в поры мембраны-матрицы.

Для создания сегнетоэлектрических наноструктур ЦТС/А120з использовались коммерческие мембраны пористого оксида алюминия толщиной 30 мкм со средним диаметром пор 100 и 200 им. Внедрение материала ЦТС (РЬ2г0 53Т10 47О3) и БСТ (Вао 5§г0 5 ГЮ3) в поры мембраны-матрицы осуществлялось золь-гель методом с последующим отжигом.

Глубина проникновения материала и степень заполнения пор исследовались при помощи растровой электронной микроскопии (РЭМ) и электронной микроскопии с элементным анализом.

Для детального анализа структуры методом атомно-силовой микроскопии были получены АСМ-изображения поперечного скола наноструктуры ЦТС/А12Оз (200 нм) в трех областях, в которых предполагается различное заполнение пор. Показано, что при смещении от

поверхности вглубь наноструктуры степень заполнения пор уменьшается. Кроме того, можно отметить, что заполнение пор зависит от их размера' поры с меньшим диаметром заполняются более однородно, чем поры с большим диаметром, в которых сегнетоэлектрик при кристаллизации закрепляется на внутренней поверхности пор, в большинстве случаев образуя нанотрубки. Это, вероятнее всего, может быть объяснено тем, что при высокотемпературном отжиге происходит сжатие материала в объеме поры.

Для исследования сегнетоэлектрических свойств наноструктур был использован метод генерации оптической второй гармоники. Основной вклад в интенсивность ВГ имеет дипольную природу (т.е. в центросимметричной несегнетоэлектрической фазе он равен нулю), поэтому возрастание интенсивности ВГ при отжиге является однозначным свидетельством перехода наночастиц в сегнетоэлектрическую фазу.

Исследуемые наноструктуры так же, как и незаполненные мембраны, являются сильно-дисперсными системами. И излучение накачки, и излучение ВГ рассеивается в широком угловом диапазоне; отсутствие зеркального пика в индикатрисе рассеяния говорит о том, что сигнал ВГ некогерентный. Кроме того, излучение ВГ нестабильно во времени и может быть описано экспоненциальным законом:

¡1т(1)=Апе-:< (3)

Амплитуда А0 и постоянная времени т зависят от плотности мощности излучения накачки XV: при увеличении АУ постоянная времени уменьшается, а амплитуда увеличивается. Зависимость 12<11(Ю может быть описана степенной функцией с показателем степени, равным 3,3±0,5. Отличие зависимости от квадратичной указывает на наличие термо-(фото)-воздействия излучения накачки на образец, причем это воздействие является обратимым.

БСТ/А1203 наноструктуры были исследованы с помощью конфокальной микро-рамановской спектроскопии. Пространственное разрешение методики составляло 1 мкм.

Для выявления особенностей спектров комбинационного рассеяния (КР) в наночастицах и матрице спектры наноструктур сравнивались со спектрами тонких пленок БСТ, полученных в идентичных условиях, на различных подложках. Сравнение спектров КР в нескольких точках поверхности наноструктуры свидетельствует о ее существенной неоднородности.

Так же, как и при нелинейно-оптических измерениях, наблюдается зависимость рамановских спектров от мощности лазера. При увеличении XV форма спектра существенно изменяется: при малых мощностях в спектре проявляются узкие рамановские линии на частотах 232, 252, 303,

505 см'1. Появление узких линий и их расщепление в районе 240 см"1 связывается с наличием напряжений на границах доменов, которые изменяют локальную симметрию. Возникновение механических напряжений, особенно на границах зерен, весьма вероятно в системе, состоящей из наночастиц, что может приводить и к повышению 7>, и к изменению рамановского спектра. Изменения, наблюдаемые при генерации ВГ, а также в рамановских спектрах при увеличении мощности, таким образом, могут быть связаны с лазерно-индуцированным переходом в парафазу.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты:

1. Разработана оригинальная методика диагностики доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок, основанная на разделении когерентного и некогерентного сигнала ВГ, и проведены исследования доменной структуры тонких пленок титаната бария-стронция (БСТ) различной толщины.

а) Исследованы зависимости интенсивности второй оптической гармоники от угла поворота плоскости поляризации излучения накачки (поляризационные зависимости ВГ) и от угла рассеяния излучения ВГ (диаграммы рассеяния) для сегнетоэлектрических тонких пленок БСТ толщиной 6+140 им.

б) На основе теоретического анализа поляризационных зависимостей и диаграмм рассеяния сигнала ВГ определены доли доменов, ориентированных вдоль различных кристаллографических осей. Изменение угла падения излучения накачки позволяет разделить вклад в интенсивность ВГ доменов, ориентированных в плоскости пленки, и доменов, ориентированных в направлении нормали к поверхности.

в) Наблюдались размерные эффекты в нелинейно-оптических свойствах и доменной структуре тонких пленок БСТ.

г) Проведена проверка наличия сегнетоэлектрических свойств в сверхтопких пленках (до 6 нм).

2. Предложена методика локальной диагностики состояния поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках на основе сканирующей нелинейно-оптической микроскопии.

а) Проведены исследования состояния поляризации тонких пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) различного состава в зависимости от приложенного переменного напряжения.

б) Проведено картирование состояния поляризации по нелинейно-оптическому отклику в тонких сегнетоэлектрических пленках

цирконата-титаната свинца при наложении электрического поля в плоскости и перпендикулярно плоскости пленки. Предложен алгоритм расчета локальной (нормированной) поляризации.

3. Развита оригинальная методика нелинейно-оптической микроскопии изображения для наблюдения динамики переполяризации сегнетоэлектрических материалов, заключающаяся в исследовании локального сигнала второй гармоники при наложении электрического поля. Проведены исследования нелинейно-оптического отклика тонких пленок ЦТС различного состава в процессе их переполяризации.

а) Создана стендовая модель нелинейно-оптического микроскопа изображения с пространственным разрешением порядка 0,4 мкм, позволяющая проводить синхронные измерения оптических и электрических характеристик.

б) Методом нелинейно-оптической микроскопии изображения проведены наблюдения динамики изменения состояния поляризации сегнетоэлектрических пленок ЦТС различного состава и получены изображения, соответствующие различным точкам петли гистерезиса.

в) Предложена методика расчета диэлектрической поляризации, основанная на феноменологическом анализе поля ВГ, генерируемого пленкой сегнетоэлектрика. На основании расчетов, проведенных при помощи этой методики, были получены локальные петли гистерезиса диэлектрической поляризации.

4. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования динамики переключения сегнетоэлектрической поляризации в тонких пленках.

а) Проведены экспериментальные исследования процессов переключения в тонких пленках БСТ. Исследованы зависимости нелинейно-оптического отклика пленок от параметров сигнала внешнего импульсного напряжения с передним фронтом ~5 не.

б) На основании анализа поляризационных диаграмм и индикатрис рассеяния ВГ предложена модель изменения доменной структуры при приложении переменного электрического поля в плоскости пленки.

в) На основе нелинейно-оптических измерений обнаружен квазилинейный режим переключения поляризации в тонкой сегнетоэлектрической пленке.

5. Проведены исследования сегнетоэлектрических наноструктур, созданных путем внедрения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы.

а) Разработана методика и проведены исследования степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического

материала в поры мембраны-матрицы пористого оксида алюминия при исследовании поперечного скола наноструктуры методом атомно-силовой микроскопии, б) Проведены экспериментальные исследования структуры (степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы) и нелинейно-оптических свойств сегнетоэлектрических наноструктур ЦТС и БСТ, полученных по шаблонной технологии на основе пористых мембран оксида алюминия.

Список публикаций по тематике работы

1. Е. Mishina, N.Sherstyuk, A. Sigov, Т. Tamura, S. Nakabayashi, V. Moshnyaga, К Samwer, L. Kulyuk, Th. Rasing. Nonlinear-optical properties of thin Lao 7CaojMn03 films and dynamics of photoinduced phase transition. // Trans. Magn. Soc. Japan, 4, 272-277 (2004).

2. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, D.R. Barsky, A.S. Sigov, Yu.I. Golovko, V.M. Mukhortov, M. De Santo, Th. Rasing. Domain orientation in ultrathin (Ba,Sr)Ti03 films measured by optical second harmonic generation. //J. Appl. Phys., 93, No.10, 6216 - 6222 (2003).

3. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, K.A. Vorotilov, V.A. Vasil'ev, A.S. Sigov, O.M. Zhigalina, N. Ohta, S. Nakabayshi. Ferroelectrics templated in nanoporous silicon membranes. // Ferroelectrics, 286, 205-211 (2003).

4. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, A.V. Mishina, V.M. Mukhorotov, G. Buinutskaya, L.L. Kulyuk, Th. Rasing. Optical second harmonic generation for determination the domain orientation in thin ferroelectric films. // Ferroelectrics, 286, 279-290 (2003).

5. E. D. Mishina, N. E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, A.S. Sigov, V.M. Mukhorotov, Yu.I. Golovko, A. van Etteger, Th. Rasing. Nonlinear-optical probing of nanosecond ferroelectric switching. // Appl. Phys. Lett., 83, 2402-2404 (2003).

6. Е.Д. Мишина, А.И. Морозов, А.С. Сигов, Н.Э. Шерстюк, О.А. Акципетров, В.В. Леманов, Т. Расинг. Исследование структурного фазового перехода в монокристалле титаната стронция методами генерации когерентной и некогерентной второй оптической гармоники. //ЖЭТФ, 121, вып.З, 644-662 (2002).

7 Е. D. Mishina, N. Е. Sherstyuk, K.A. Vorotilov, A. S. Sigov, R. Barberi, M. P. Moret, F. Manders, M.P. De Santo, P. K. Larsen, Th. Rasing. Nonlinear-optical and electric force microscopy for ferroelectric polarization imaging. // Appl. Phys. B, 74, 783-788 (2002).

8. Мишина Е.Д., Шерстюк Н.Э., Воротилов К.А., Певцов Е.Ф., Сигов А.С., Расинг Т.. Микроскопия второй оптической гармоники для локальной диагностики состояния поляризации в тонких пленках ЦТС. // Микроэлектроника, 30, № 6, 446-456 (2001).

9. Е. D. Mishina, N. Е. Sherstyuk, Е. Ph. Pevtsov, К. A. Vorotilov, A. S. Sigov, М. P. Moret, S. A. Rossinger, Р. К. Larsen, Th. Rasing. Local probing of the polarization state in thin PbZrTiO^ films during polarization reversal. // Appl. Phys. Lett., 78, 796 (2001).

10.E. D. Mishina, Т. V. Misuryaev, N. E. Sherstyuk, V. V. Lemanov, A. I. Morozov, A. S. Sigov, Th. Rasing. Observation of a near-surface structural phase transition in srtio3 by optical second harmonic generation. // Phys. Rev. Lett., 85, 3664 (2000).

11.E.D. Mishina, T.V. Misyuryaev, N.E. Sherstyuk, A.S. Sigov, A. Grishin, O.A. Aktsipetrov. Structural studies of epitaxial PbTi03 films by optical second harmonic generation. // Thin Solid Films, 336, 291-295 (1998).

12.A.A. Fedyanin, N.V. Didenko, N.E. Sherstyuk, A.A. Nikulin, O.A Aktsipetrov. Interferometry of hyper Rayleigh scattering by inhomogeneous thin films. // Optics Letters, 24, No.18, 1260-1262 (1999).

13.O.A. Aktsipetrov, A.A. Fedyanin, A.A Nikulin, E.D. Mishina, A.A. Sigov, N.E. Sherstyuk. Second harmonic generation interferometer for structural studies of thin ferroelectric ceramic films. // Ferroelectrics, 218, 355-361 (1998).

14.Е.Д. Мишина, Н.Э. Шерстюк, K.A. Воротилов, B.A. Васильев, А.С. Сигов, Т. Расинг, Р. Барберри, М. де Санто, Е. Кацанелли Нелинейно-оптическая и микро-рамановская диагностика тонких пленок и наноструктур (BaSr)Ti03. // Материалы Международной научной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры» -ПЛЕНКИ'04, 7-10 сентября 2004 г., Москва. Часть 2, стр. 7 - 10 (2004).

15.Е.Д. Мишина, Н.Э. Шерстюк, К.А. Воротилов, В.А. Васильев, А.С. Сигов, Т. Расинг. Сегнетоэлектрические наноструктуры на основе пористых мембран. // Материалы Международной научной конференции «Тонкие пленки и наноструктуры» - ПЛЕНКИ'04, 7-10 сентября 2004 г., Москва. Часть 2, стр. 11 - 14 (2004).

16.Н.Э. Шерстюк. Нелинейно-оптические исследования сегнетоэлектриков: в направлении к нанометрам и пикосекундам. // Материалы международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» INTERMAT1C - 2004, 7 - 10 сентября 2004 года, Москва, Часть 3, стр. 7-16(2004).

Подписано в печать 08.11.2005. Формат 60x84 1/16.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л.1,16. Усл. кр.-огг. 4,64. Уч.-изд. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 819

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет)" 119454, Москва, пр. Вернадского, 78

Р 2 4 3 9?/,

РЫБ Русский фонд

2006-4 26614

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ МАТЕРИАЛОВ 17 Г МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

§1.1. Свойства сегнетоэлектриков: вводные замечания

§1.2. Методы получения сегнетоэлектрических пленок

1.2.1. Метод золь-гель

1.2.2. Магнетронное напыление

1.2.3. Лазерная абляция

1.2.4. Метод химического осаждения из газовой фазы 25 металлоорганических соединений

§1.3. Применение сегнетоэлектрических материалов в микроэлектронике

1.3.1. Сегнетоэлектрическая память: состояние и перспективы

1.3.1.1. Материалы БЫАМ

1.3.1.2. Структура ячеек

1.3.1.3. Перспективы развития технологии П^АМ 1.3.2. Другие области применения сегнетоэлектрических материалов

§1.4. Краткий обзор существующих методик диагностики материалов 37 микроэлектроники

1.4.1. Неоптические методики

1.4.1.1. Рентгеноструктурный анализ

1.4.1.2. Методы электронной микроскопии

1.4.1.3.Методы сканирующей зондовой микроскопии

1.4.2. Оптические методики

1.4.2.1. Эллипсометрия

1.4.2.2. Рамановская спектроскопия

1.4.2.3. Люминесценция

Глава 2. Генерация второй оптической гармоники в тонких сегнетоэлектрических пленках: базовый формализм и экспериментальные методики

§2.1. Феноменологическое описание нелинейно-оптического отклика сред

2.1.1. Феноменологическое описание нелинейной поляризации и поля ВГ

У 2.1.2. Связь параметров оптической ВГ и сегнетоэлектрической 54 поляризации

2.1.2.1. Параэлектрическая фаза

2.1.2.2. Сегнетоэлектрическая фаза

2.1.3. Анизотропия квадратичной нелинейной поляризации

2.1.4. Генерация второй гармоники в пространственно-неоднородных 61 тонких пленках

2.1.5. Нелинейно-оптический отклик многофункциональных сред

§2.2. Экспериментальные установки для исследования нелинейно- 64 оптического отклика сред

2.2.1. Базовые схемы эксперимента и источники излучения

2.2.2. Системы регистрации

2.2.3. Структурные исследования: схема эксперимента

2.2.4. Исследование рассеянного сигнала ВГ (индикатрисы рассеяния)

2.2.5. Экспериментальная схема микроскопии ВГ

2.2.5.1. Экспериментальная схема сканирующей микроскопии ВГ

2.2.5.2. Микроскопия изображения

2.2.6. Экспериментальная схема методики «накачка-проба»

§2.3. Особенности изготовления образцов

2.3.1. Изготовление тонких пленок титаната бария стронция (БСТ) методом 75 магнетронного напыления

2.3.2. Изготовление тонких пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) и 77 титаната бария-стронция (БСТ) методом золь-гель

2.3.2.1. Изготовление пленок ЦТС

2.3.2.2. Изготовление пленок БСТ

Глава 3. МЕТОДИКА НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ

ДОМЕННОЙ СТРУКТУРЫ ТОНКИХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

ПЛЕНОК

§3.1. Методика исследования субмикронной доменной структуры методом 83 генерации ВГ

3.1.1. Модельная структура полидоменной пленки

3.1.2. Поляризационные зависимости интенсивности ВГ

3.1.2.1. Поляризационные диаграммы в МСД модели.

3.1.2.2. Поляризационные диаграммы в модели МОД

§3.2. Экспериментальное исследование субмикронной доменной структуры 87 тонких пленок БСТ

3.2.1. Изготовление образцов и исследование структуры методом атомно- 87 силовой микроскопии

3.2.2. Экспериментальное исследование субмикронной доменной 89 структуры тонких пленок БСТ методом генерации второй оптической гармоники

3.2.2.1. Исследование рассеянного сигнала ВГ (индикатрисы 89 рассеяния)

3.2.2.2. Исследование поляризационных зависимостей интенсивности

ВГ: экспериментальные данные и аппроксимация в рамках ^ предложенных моделей

3.2.3 Размерные эффекты в свойствах тонких пленках БСТ

Глава 4. ИССЛЕДОВАНИЯ ДОМЕННОЙ СТРТУКТУРЫ

СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОНКИХ ПЛЕНОК МЕТОДОМ МИКРОСКОПИИ ВГ

§4.1. Микроскопические исследования доменной структуры материалов: обзор 103 литературы

§4.2. Экспериментальные исследования доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок методом сканирующей микроскопии ВГ

4.2.1. Сканирующая микроскопия ВГ для исследования доменной 106 структуры тонких пленок ЦТС при приложении внешнего поля перпендикулярно поверхности пленки

4.2.1.1. Изготовление образцов и детали эксперимента

4.2.1.2. Исследования методом электро-силовой микроскопии 110 зависимости особенностей поляризации тонких пленок ЦТС .от состава пленки

4.2.1.3. Локальная диагностика (картирование) состояния поляризации 113 в тонких пленках ЦТС

4.2.2. Сканирующая микроскопия ВГ для исследования состояния 117 поляризации тонких пленок БСТ при приложении внешнего поля в плоскости пленки

4.2.2.1. Изготовление образцов и детали эксперимента

4.2.2.2. Экспериментальные исследования состояния поляризации 120 тонких пленок БСТ при приложении внешнего поля в плоскости пленки

§4.3. Диагностика состояния поляризации в тонких пленках ЦТС методом микроскопии ВГ

4.3.1. Изготовление образцов и детали эксперимента

4.3.2. Исследование динамики состояния поляризации

Глава 5. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕТОДОМ ГВГ ПРОЦЕССОВ

ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ В ТОНКИХ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ

§5.1. Процессы переключения в тонких сегнетоэлектрических пленках (обзор 131 литературы)

§5.2. Экспериментальные исследования методом ГВГ наносекундного 133 переключения

5.2.1. Изготовление образцов и детали эксперимента

5.2.2. Модель доменной структуры пленки 135 5.2.2.1. Схема изменения внешнего напряжения: два типа импульсов

5.2.2.2. Зависимость интенсивности ВГ от угла рассеяния 137 (индикатрисы рассеяния) при приложении переменного электрического поля

5.2.2.3. Зависимость интенсивности ВГ от угла поворота поляризатора 138 (поляризационные диаграммы)

5.2.3. Зависимость интенсивности ВГ от приложенного напряжения при наносекундном переключении

Глава 6. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

НАНОСТРУКТУР

§ 6.1. Методы изготовления, диагностика наноэлементов и перспективы развития устройств на их основе (обзор литературы)

6.1.1. Обзор существующих методик изготовления и диагностики 147 наноструктур

6.1.2. Перспективы развития нанотехнологий

§ 6.2. Сегнетоэлектрические наноструктуры на основе пористого оксида алюминия

6.2.1. Метод изготовления наноструктур и детали эксперимента

6.2.2. Исследования наноструктур методом растровой электронной 156 микроскопии

6.2.3. Исследования наноструктур методом атомно-силовой микроскопии 157 (АСМ)

6.2.4. Сегнетоэлектрические свойства наноструктур

6.2.5. Исследования наноструктур БСТ/А120з методом микро-рамановской 164 спектроскопии

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию методом генерации второй оптической гармоники (ГВГ) сегнетоэлектрических материалов, имеющих потенциальное применение в устройствах микро- и оптоэлектроники. Особое внимание уделено изучению параметров доменной структуры и динамике переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках, а также исследованию свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

Общая характеристика работы.

Растущие потребности современной микроэлектроники ужесточают требования к качеству материалов, поскольку требуют увеличения плотности элементов (до Тбит/см ) и устройств, а также уменьшения поперечного размера активных элементов (для уменьшения рабочих напряжений и, соответственно, энергосбережения). Повышение качества материалов и уменьшение размеров отдельных элементов требует создания новых методов контроля их характеристик, так как традиционные методики имеют целый ряд ограничений.

Исследуемые объекты

1) Сегнетоэлектрические тонкие пленки

Применение сегнетоэлектрических пленок в микроэлектронике основано на явлении переключения сегнетоэлектрической поляризации. Именно это свойство сегнетоэлектриков привлекло к ним пристальное внимание исследователей при разработке первых запоминающих устройств. Однако использовавшиеся в начале 60-х годов сегнетоэлектрические материалы обладали с точки зрения подобных приложений рядом существенных недостатков, из которых наиболее заметным являлся эффект старения материала, приводящий к значительному искажению сегнетоэлектрических свойств. Кроме того, существовавшая в то время методика изготовления тонких сегнетоэлектрических пленок не обеспечивала достаточной однородности и воспроизводимости свойств. В результате для производства элементов памяти были выбраны ферромагнитные материалы, как более надежные.

В настоящее время проводятся исследования, направленные на получение новых сегнетоэлектрических материалов для решения разнообразных задач, поставленных перед современной микроэлектроникой, а также создание новых и усовершенствование существующих инженерных решений, позволяющих более активно использовать преимущества сегнетоэлектриков.

Можно отметить два типа устройств на основе сегнетоэлектрических тонких пленок, разработка которых доведена до коммерческого производства: электрооптические модуляторы и сегнетоэлектрические энергонезависимые запоминающие устройства (СЭЗУ) [1]. Кроме того, сегнетоэлектрические материалы и устройства на их основе используются при разработке приемников ИК излучения, микроактюаторов, оптических процессоров, устройств умножения частоты, дефлекторов, микродисплеев и проч.

В качестве наиболее перспективных в настоящее время сегнетоэлектрических материалов для микро- и наноэлектронных приложений называются керамики и тонкие пленки титаната бария-стронция (Ва,8г)ТЮ3 и цирконата-титаната свинца (РЬ,7г)ТЮ3. Исследования этих материалов продемонстрировали большие значения диэлектрических постоянных, высокое быстродействие, отсутствие существенной деградации сегнетоэлектрических свойств, малые токи утечки, возможность стабильной работы в широком температурном диапазоне [2,3]. Кроме того, варьирование параметров изготовления пленок (различные методики изготовления, изменение температуры отжига, различный состав и пр.) позволяет получать высококачественные пленки с заданными свойствами, что еще более расширяет возможности применения этих материалов в микроэлектронике. 2) Сегнетоэлектрические наноструктуры

Нанотехнология является на сегодняшний день одной из наиболее интенсивно развивающихся областей науки и техники. Разработка методов изготовления новых типов наноструктур и их диагностика включены в «дорожные карты» развития микроэлектронной промышленности [4-6]. Спектр разрабатываемых в настоящее время устройств на основе наноструктур очень широк: перестраиваемые фотонные кристаллы для устройств оптоэлектроники, элементы хранения информации сверхвысокой плотности, квантовые лазеры, одноэлектронные транзисторы, матрицы для формирования изображения и проч.

Особое место занимают сегнетоэлектрические наноструктуры, идея создания которых путем погружения нанопористой мембраны-матрицы в прекурсор сегнетоэлектрического материала, возникла лишь несколько лет назад. Подобная матричная методика позволяет создавать наноструктуры (наночастицы) заданной геометрии, соответствующей используемому шаблону-матрице, что представляет интерес не только для практических приложений, но и с фундаментальной точки зрения: появляется возможность проведения систематических исследований влияния размера наночастицы на ее сегнетоэлектрические свойства.

Актуальность

В настоящее время основными методиками диагностики качества и определения свойств сегнетоэлектрических пленок и рабочих пределов устройств на их основе являются электрофизические методики. Эти методики хорошо разработаны, обладают высокой точностью и широко применяются для исследования разнообразных сегнетоэлектрических материалов. Однако электрофизические методики требуют металлизации поверхности исследуемого материала для приложения внешнего поля, в то время как необходимость диагностики свойств возникает уже на начальных этапах их изготовления. Кроме того, необходимость нанесения электрических контактов для проведения электрофизических измерений создает известные трудности при исследовании сегнетоэлектрических наноструктур. Все это требует использования бесконтактных методов контроля, осуществление которых возможно при помощи оптических методик.

Высокая популярность оптических методик связана в первую очередь с тем, что все эти методики являются бесконтактными и неразрушающими (исключение составляют материалы, чувствительные к оптическому диапазону частот). Бурное развитие фемтосекундной лазерной техники, позволяющей при использовании ультракоротких импульсов избежать термического повреждения облучаемой поверхности, привело к возрастанию интереса к использованию оптических методик при тестировании сегнетоэлектрических материалов СЭЗУ.

В настоящее время наиболее часто используемой методикой исследования свойств наноматериалов является сканирующая микроскопия, позволяющая обеспечить высокое пространственное разрешение, вплоть до атомного. Однако при организации промышленного производства наноматериалов возникает необходимость контроля качества структур на сравнительно больших функциональных площадях, что вызывает значительные трудности для сканирующей микроскопии. В связи с этим для наноструктур активно разрабатываются оптические методики дальнего поля [6], методы ИК-спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния [7-9].

Информативность нелинейно-оптических методик связана с симметрийными особенностями системы. Нелинейно-оптическая поляризация описывается тензором на единицу большего ранга, чем линейная поляризация. Это означает, что свойства, неразличимые для линейной оптики, оказываются диагностируемыми в нелинейной оптике.

Первые работы, посвященные экспериментальному исследованию генерации второй оптической гармоники (ВГ), относятся к началу 60-х годов. Работы Н. Бломбергена [10,11] и Р. Хохлова [12] можно считать основой создания нелинейно-оптической методики диагностики среды.

Чувствительность эффекта генерации ВГ к нелинейно-оптическим свойствам тонких пленок и низкоразмерных структур обусловлена существованием симметрийного правила запрета на генерацию ВГ в объеме центросимметричных сред в дипольном приближении. Поэтому основные источники ГВГ локализованы в областях нарушения инверсной симметрии, к которым, в том числе, относятся поверхности (приповерхностные слои) центросимметричных сред, флуктуации физических величин на поверхности и в объеме среды, пространственное распределение неоднородностей (дефектов). Как следствие, характеристики излучения ВГ, такие как интенсивность, поляризация, диаграмма рассеяния, проявляют высокую чувствительность к структуре подобных систем. Еще одно выгодное отличие методики ГВГ заключается в том, что она может быть использована как для диагностики готовых материалов (ех-зИи), так и для исследований в процессе их изготовления (ш-£йм).

Возникновение в среде областей пространственного заряда (например, на границе раздела) также приводит к нарушению симметрии и появлению дополнительного электроиндуцированного вклада в нелинейную поляризацию на частоте ВГ, являющегося источником волны электроиндуцированной ВГ. Это позволяет использовать методику ГВГ для исследования распределения пространственного заряда, динамики доменной структуры и прочих электроиндуцированных эффектов. Особо следует отметить, что при использовании методики ГВГ в нецентросимметричной среде можно различить антипараллельные домены, неразличимые в линейной оптике.

Требования к переключению для электро-оптических модуляторов и элементов памяти различны. В случае электро-оптического модулятора, процесс переключения должен быть согласован с изменением источника переключения (электрическим импульсом), а само изменение состояния поляризации должно быть обратимым. В элементах памяти переключение поляризации осуществляется полем, значение которого должно быть выше коэрцитивного, при этом необходимо, чтобы новое состояние поляризации было стабильным в течении достаточно длительного времени. Определение скорости переключения поляризации в сегнетоэлектрических тонких пленках также является одной из интересных и актуальных экспериментальных задач. Поскольку состояние поляризации сегнетоэлектрика определяется его доменной структурой, то определение параметров переключения напрямую связано с исследованием динамики переключения доменов.

Методика электроиндуцированной ВГ позволяет проводить исследования состояния поляризации сегнетоэлектрических тонких пленок для различных режимов изменения внешнего поля. В работах [13,14] была предложена нелинейно-оптическая методика диагностики доменной структуры тонких пленок, основанная на анализе поляризационных диаграмм ГВГ. Эта методика хорошо разработана, она позволяет провести оценку доли доменов, ориентированных вдоль двух взаимно перпендикулярных осей, но применима только к случаю ориентации доменов в плоскости пленки. Кроме того, методика является статической, то есть с ее помощью определяется состояние поляризации сегнетоэлектрика при фиксированном внешнем поле.

Методика ГВГ также успешно применялась для исследования наноструктур [15-17].

Подводя итог, можно сформулировать основные задачи, возникающие в настоящее время при разработке сегнетоэлектрических элементов современной микро- и наноэлектроники.

Для высокоскоростных СЭЗУ и прочих устройств на основе сегнетоэлектрических тонких пленок:

• создание новых сегнетоэлектрических материалов;

• исследование скорости переключения поляризации;

• исследование особенностей доменной структуры пленок;

• в связи с переходом на топологические нормы до 0,8 мкм, исследование влияния размерных эффектов на сегнетоэлектрические свойства пленок.

Для устройств на основе сегнетоэлектрических наноструктур:

• разработка методики изготовления сегнетоэлектрических наноструктур с заданными свойствами;

• определение и исследование сегнетоэлектрических свойств наноструктур.

В связи с этим, разработка эффективных методик контроля качества сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур, в том числе и в процессе их изготовления, представляется весьма актуальной задачей. Цель работы

Целью данной работы является разработка экспериментальных и теоретических основ нелинейно-оптической диагностики сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур для микро-, нано- и оптоэлектроники.

Согласно этой цели были поставлены следующие конкретные задачи:

I. Разработка методик нелинейно-оптической диагностики доменной структуры сегнетоэлектрических тонких пленок, использующихся для создания элементов высокоскоростных сегнетоэлектрических запоминающих устройств. Определение пределов чувствительности методики при использовании лазерных источников и приемников излучения различных типов.

II. Исследование динамики переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках.

III. Изучение диагностических возможностей методики ГВГ для исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

Научная новизна

В работе предложен ряд оригинальных экспериментальных и теоретических подходов и методик исследования материалов микроэлектроники. В частности:

1. Развита оригинальная методика нелинейно-оптической диагностики субмикронной доменной структуры сегнетоэлектрических пленок, основанная на одновременном исследовании поляризационных зависимостей и индикатрис рассеяния ВГ.

2. На основе теоретического (феноменологического) анализа поля ВГ, генерируемого пленкой сегнетоэлекгрика, была разработана методика расчета диэлектрической поляризации, с использованием которой получены локальные петли гистерезиса диэлектрической поляризации.

3. Разработана методика и проведены исследования квазилинейного режима переключения поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках в диапазоне до 200 МГц.

4. Разработана методика и проведены исследования степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы пористого оксида алюминия при исследовании поперечного скола наноструктуры методом АСМ.

Практическое значение представленной работы состоит в развитии и изучении диагностических возможностей метода генерации второй оптической гармоники для исследования процессов, происходящих в тонких пленках технологически перспективных сегнетоэлектрических материалов, а также для исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур.

В связи с увеличением плотности и существенным снижением размеров активных устройств, традиционные методики определения качества сегнетоэлектрических материалов сталкиваются с существенными ограничениями. Применение традиционных электрофизических методик для исследования наноструктур в целом ряде случаев вообще не представляется возможным, т.к. данные методики предполагают нанесение металлических контактов для приложения внешнего поля. Кроме того, применение существующих методик для исследования тонких пленок может быть ограничено предельными условиями наблюдения сегнетоэлектрических свойств: большинство авторов отмечает, что стабильное использование электрофизических методик возможно лишь при толщинах пленок более 20 нм. Поэтому необходимо создание универсальной методики неразрушающей диагностики сегнетоэлектрических материалов, не ограниченной размерами исследуемого образца. Защищаемые положения

1 Методика нелинейно-оптической диагностики субмикронной доменной структуры сегнетоэлектрических пленок, основанная на одновременном использовании исследовании поляризационных зависимостей и индикатрис рассеяния интенсивности ГВГ, а также зависимостей от угла падения.

2 Стендовая модель нелинейно-оптического микроскопа изображения с пространственным разрешением 0.4 мкм и чувствительностью на основе фемтосекундного лазера и стробируемой ПЗС камеры с интенсификатором изображения для синхронных измерений оптических и электрических характеристик. Локальные петли гистерезиса сегнетоэлектрической поляризации с разрешением 0.4 мкм в тонкой пленке сегнетоэлектрической керамики.

3 Методика локальной диагностики состояния поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках на основе сканирующей нелинейно-оптической микроскопии. Картирование состояния поляризации по нелинейно-оптическому отклику в тонкой сегнетоэлектрической пленке при наложении электрического поля в плоскости и перпендикулярно плоскости пленки.

4 Для каждой из предложенных в пп 1-3 методик: алгоритмы расчета структурных характеристик

5 Размерные эффекты в нелинейно-оптических свойствах и доменной структуре тонких пленок БСТ, проверка наличия сегнетоэлектрических свойств сверхтонких пленках (до 6 нм).

6 Методика исследования переключения сегнетоэлектрической поляризации и перестройки доменной структуры с временным разрешением 5 не.

7 На основе исследований нелинейно-оптического переключения в широком временном диапазоне - квазилинейный режим переключения поляризации в тонкой сегнетоэлектрической пленке.

8 Структура и нелинейно-оптические свойства сегнетоэлектрических наноструктур, полученных по шаблонной технологии на основе пористых мембран оксида алюминия. Результаты исследования степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы пористого оксида алюминия при исследовании поперечного скола наноструктуры методом АСМ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из шести глав, введения, заключения и списка литературы, содержащего 220 наименований.

Во введении сформулирована постановка задачи и обосновывается актуальность выбранной темы

Первая глава представляет собой обзор литературы, посвященной тенденциям развития современной микро- и наноэлектроники, Особое внимание уделяется направлениям разработки сегнетоэлектрических запоминающих устройств. Обсуждаются современные методики изготовления и диагностики сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур.

Во второй главе сформулированы основные положения, применяемые при феноменологическом описании генерации второй оптической гармоники: базовый формализм ВГ, связь параметров оптической ВГ и сегнетоэлектрической поляризации, анизотропия квадратичной нелинейной поляризации, особенности генерации ВГ в пространственно-неоднородных тонких пленках. Также в этой главе обсуждаются все экспериментальные методики генерации ВГ, используемые в данной работе, приведено детальное описание экспериментальных установок и методик изготовления исследуемых структур, мр Третья глава посвящена описанию методики нелинейно-оптической диагностики доменной структуры сегнетоэлектрических тонких пленок. Предлагается модельная структура полидоменной пленки. Также в главе 3 приводятся результаты экспериментального исследования субмикронной доменной структуры тонких пленок титаната бария-стронция (БСТ) методом генерации второй оптической гармоники. Анализируются поляризационные зависимости интенсивности ВГ и диаграммы рассеяния. Обсуждается проявление размерных эффектов в свойствах тонких пленок БСТ.

В четвертой главе предложена методика и представлены результаты экспериментального исследования доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) с использованием микроскопии ВГ. Рассматриваются две микроскопические методики: микроскопия изображения с высоким (вплоть до теоретического предела 0,4 мкм) пространственным разрешением и сканирующая микроскопия ВГ. Исследуются ^ особенности динамики доменной структуры при приложении переменного электрического поля в плоскости пленки и перпендикулярно плоскости пленки.

Также приведены результаты исследований методом электро-силовой микроскопии особенностей поляризации тонких пленок ЦТС в зависимости от состава пленки.

В пятой главе обсуждаются результаты исследования методом ГВГ процессов переключения в тонких сегнетоэлектрических пленках. Приводится краткий обзор литературы, посвященный современным требованиям, предъявляемым к параметрам переключения в сегнетоэлектрических пленках, а также существующим методам исследования скорости переключения. Обсуждаются экспериментальные результаты наблюдения особенностей нелинейно-оптического отклика пленок в зависимости от параметров приложенного переменного напряжения, приводятся результаты исследований переключения поляризации в нано- и пикосекундном временных диапазонах.

Шестая глава посвящена исследованию свойств сегнетоэлектрических наноструктур. Особое внимание уделяется обсуждению методов изготовления наноструктур, их потенциальному применению для создания устройств микроэлектроники, а также перспективам развития нанотехнологий. Приводятся результаты экспериментального исследования свойств сегнетоэлектрических наноструктур, изготовленных путем внедрения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы. Для исследования параметров структуры (свойства поверхностного слоя, степень заполнения пор) были использованы экспериментальные методики микро-рамановской спектроскопии, растровой и атомно-силовой микроскопии. Для определения наличия сегнетоэлектрических свойств наноструктур использовалась методика генерации второй оптической гармоники.

В заключении сформулированы основные результаты диссертационной работы, а также проводится краткое рассмотрение перспектив развития предложенных в работе методик.

Основное содержание диссертации опубликовано в 13 статьях. Результаты работы были представлены на 14 Международных и Всероссийских конференциях.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах: Д1. Е. Mishina, N.Sherstyuk, A. Sigov, Т. Tamura, S. Nakabayashi, V. Moshnyaga, К Samwer, L. Kulyuk, Th. Rasing. Nonlinear-optical properties of thin ЬаолСаозМпОз films and dynamics ofphotoinducedphase transition.// Trans. Magn. Soc. Japan, 4, 272-277 (2004). Д2. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, D.R. Barsky, A.S. Sigov, Yu.I. Golovko, V.M. Mukhortov, M. De Santo, Th. Rasing. Domain orientation in ultrathin (Ba,Sr)Ti03 films measured by optical second harmonic generation. // J. Appl. Phys., 93, No. 10, 6216 - 6222 (2003). ДЗ. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, K.A. Vorotilov, V.A. Vasil'ev,

A.S. Sigov, O.M. Zhigalina, N. Ohta, S. Nakabayshi. Ferroelectrics templated in nanoporous silicon membranes. // Ferroelectrics, 286, 205-211 (2003).

Д4. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, A.V. Mishina, V.M. Mukhorotov, G. Buinutskaya, L.L. Kulyuk, Th. Rasing. Optical second harmonic generation for determination the domain orientation in thin ferroelectric films. // Ferroelectrics, 286,279-290 (2003). Д5. E. D. Mishina, N. E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, A.S. Sigov, V.M. Mukhorotov, Yu.I. Golovko, A. van Etteger, Th. Rasing. Nonlinear-optical probing of nanosecond ferroelectric switching. // Appl. Phys. Lett., 83, 2402-2404 (2003). Д6. Е.Д. Мишина, А.И. Морозов, A.C. Сигов, Н.Э. Шерстюк, О.А. Акципетров,

B.В. Леманов, Т. Расинг. Исследование структурного фазового перехода в монокристалле титаната стронция методами генерации когерентной и некогерентной второй оптической гармоники. // ЖЭТФ, 121, вып.З, 644662 (2002).

Д7. Е. D. Mishina, N. Е. Sherstyuk, K.A. Vorotilov, A. S. Sigov, R. Barberi, M. P. Moret, F. Manders, M.P. De Santo, P. K. Larsen, Th. Rasing. Nonlinear-optical and electric force microscopy for ferroelectric polarization imaging.//Appl. Phys. B, 74, 783-788 (2002).

Д8. Мишина Е.Д., Шерстюк Н.Э., Воротилов К.А., Певцов Е.Ф., Сигов А.С., Расинг Т. Микроскопия второй оптической гармоники для локальной диагностики состояния поляризации в тонких пленках ЦТС. // Микроэлектроника, 30, № 6,446-456 (2001).

Д9. Е. D. Mishina, N. Е. Sherstyuk, Е. Ph. Pevtsov, К. A. Vorotilov, A. S. Sigov, М. P. Moret, S. A. Rossinger, Р. К. Larsen, Th. Rasing. Local probing of the polarization state in thin PbZrTi03 films during polarization reversal. // Appl. Phys. Lett., 78, 796 (2001).

Д10. E. D. Mishina, Т. V. Misuryaev, N. E. Sherstyuk, V. V. Lemanov, A. I. Morozov, A. S. Sigov, Th. Rasing. Observation of a near-surface structural phase transition in srtio3 by optical second harmonic generation. // Phys. Rev. Lett., 85, 3664 (2000).

Д11. E.D. Mishina, T.V. Misyuryaev, N.E. Sherstyuk, A.S. Sigov, A. Grishin, O.A. Aktsipetrov. Structural studies of epitaxial PbTi03 films by optical second harmonic generation. // Thin Solid Films, 336,291-295 (1998).

Д12. A.A. Fedyanin, N.V. Didenko, N.E. Sherstyuk, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov. Interferometry of hyper Rayleigh scattering by inhomogeneous thin films. // Optics Letters, 24, No. 18, 1260-1262 (1999).

Д13. O.A. Aktsipetrov, A.A. Fedyanin, A.A. Nikulin, E.D. Mishina, A.A. Sigov, N.E. Sherstyuk. Second harmonic generation interferometer for structural studies of thin ferroelectric ceramic films. // Ferroelectrics, 218, 355-361 (1998).

Д14. Н.Э. Шерстюк. Нелинейно-оптические исследования сегнетоэлектриков: в направлении к нанометрам и пикосекундам. // Материалы международной научно-практической конференции «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения» INTERMATIC - 2004, 7 - 10 сентября 2004 года, Москва, Часть 3, стр. 7-16 (2004).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Темой, объединяющей экспериментальные результаты, представленные в диссертационной работе, является исследование методом генерации второй оптической гармоники сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур, имеющих потенциальное применение в разрабатываемых устройствах микро- и наноэлектроники.

В связи с поставленными задачами, экспериментальные исследования велись по двум направлениям:

• исследование возможностей метода генерации второй оптической гармоники для диагностики сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур;

• исследование свойств тонких сегнетоэлектрических пленок (параметры доменной структуры, особенности переключения поляризации) и наноструктур, определяющих возможность их применения в устройствах современной микро- и наноэлектроники.

В ходе выполнения работы были получены следующие результаты: 1. Разработана оригинальная методика диагностики доменной структуры тонких сегнетоэлектрических пленок, основанная на разделении когерентного и некогерентного сигнала ВГ, и проведены исследования доменной структуры тонких пленок титаната бария-стронция (БСТ) различной толщины. а) Исследованы зависимости интенсивности второй оптической гармоники от угла поворота плоскости поляризации излучения накачки (поляризационные зависимости ВГ) и от угла рассеяния излучения ВГ (диаграммы рассеяния) для сегнетоэлектрических тонких пленок БСТ толщиной 6-И 40 нм. б) На основе теоретического анализа поляризационных зависимостей и ф диаграмм рассеяния сигнала ВГ определены доли доменов, ориентированных вдоль различных кристаллографических осей. Изменение угла падения излучения накачки позволяет разделить вклад в интенсивность ВГ доменов, ориентированных в плоскости пленки, и доменов, ориентированных в направлении нормали к поверхности. в) Проведены наблюдения размерных эффектов в нелинейно-оптических свойствах и доменной структуре тонких пленок БСТ. г) Проведена проверка наличия сегнетоэлектрических свойств в сверхтонких пленках (до 6 нм).

Предложена методика локальной диагностики состояния поляризации в тонких сегнетоэлектрических пленках на основе сканирующей нелинейно-оптической микроскопии. а) Проведены исследования состояния поляризации тонких пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) различного состава в зависимости от приложенного переменного напряжения. б) Проведено картирование состояния поляризации по нелинейно-оптическому отклику в тонких сегнетоэлектрических пленках цирконата-титаната свинца при наложении электрического поля в плоскости и перпендикулярно плоскости пленки. Предложены алгоритмы расчета структурных характеристик.

Развита оригинальная методика нелинейно-оптической микроскопии изображения для наблюдения динамики переполяризации сегнетоэлектрических материалов, заключающаяся в исследовании локального сигнала второй гармоники при наложении электрического поля. Проведены исследования нелинейно-оптического отклика тонких пленок ЦТС различного состава в процессе их переполяризации. а) Создана стендовая модель нелинейно-оптического микроскопа изображения с пространственным разрешением порядка 0,4 мкм, позволяющая проводить синхронные измерения оптических и электрических характеристик. б) Методом нелинейно-оптической микроскопии изображения проведены наблюдения динамики изменения состояния поляризации сегнетоэлектрических пленок ЦТС различного состава и получены изображения, соответствующие различным точкам петли гистерезиса, в) Предложена методика расчета диэлектрической поляризации, основанная на феноменологическом анализе поля ВГ, генерируемого пленкой сегнетоэлектрика. На основании расчетов, проведенных при помощи этой методики, были получены локальные петли гистерезиса диэлектрической поляризации. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования переключения сегнетоэлектрической поляризации и перестройки доменной структуры в тонких сегнетоэлектрических пленках. а) Проведены экспериментальные исследования процессов переключения в тонких пленках БСТ. Исследованы зависимости нелинейно-оптического отклика пленок от параметров сигнала внешнего импульсного напряжения с передним фронтом ~ 5 не. б) На основании анализа поляризационных диаграмм и индикатрис рассеяния ВГ предложена модель изменения доменной структуры при приложении переменного электрического поля в плоскости пленки. в) На основе нелинейно-оптических измерений исследован квазилинейный режим переключения поляризации в тонкой сегнетоэлектрической пленке.

Проведены исследования сегнетоэлектрических наноструктур, созданных путем внедрения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы. а) Разработана методика и проведены исследования степени заполнения пор и глубины проникновения сегнетоэлектрического материала в поры мембраны-матрицы пористого оксида алюминия при исследовании поперечного скола наноструктуры методом атомно-силовой микроскопии. б) Проведены экспериментальные исследования структуры и нелинейно-оптических свойств сегнетоэлектрических наноструктур ЦТС и БСТ, полученных по шаблонной технологии на основе пористых мембран оксида алюминия.

1. The International Technology Roadmap for Semiconductors. // Semiconductor Industry Association (SIA). Austin, TX.: International SEMATECH 1999. -p. 105-140.

2. W.K. Chen, C.M. Cheng, J.Y. Huang, W.F. Hsieh, T.Y. Tseng. Study of linear and nonlinear optical properties of distorted Ti-06 perovskite structure in Ba,Sri2*Ti03. // J. Physics and Chemistry of Solids 2000. - v.61. - i.3 - p. 969.

3. Барфут Дж. Введение в физику сегнетоэлектрических явлений. : пер. с англ. / под ред. JI.A. Шувалова. М.: Мир, 1970. - 352 с.

4. Optical metrology roadmap for the semiconductor, optical, and data storage industries. Ed. Duparre, A.; Singh, B. // Proceedings of SPIE 2001. - v. 4449.

5. Herman I. Optical diagnostics for thin film processing. // Academic Press, 1996, p. 783

6. Technology roadmap for nanoelectronics, European Commission, 1ST programme, www.cordis.lu.

7. Matsuura, D.; Kanemitsu, Y.; Kushida, T.; White C. W.; Budai, J. D.; Meldrum, A. Optical characterization of CdS nanocrystals in А120з matrices fabricated by ion-beam synthesis. // Appl. Phys. Lett. 2000 - v. 77. - No.8 - p. 2289.

8. Lee , M. W.; Twu, H. Z.; Chen, C.-C.; Chen, C.-H. Optical characterization of wurtzite gallium nitride nanowires. // Appl. Phys. Lett. 2001. - v. 79. - i. 10 -p.3693.

9. Dai, L.; Chen, X. L.; Zhang, X. N.; Jin, A. Z.; Zhou, T.; Hu, B. Q.; Zhang Z. Growth and optical characterization of Ga203 nanobelts and nanosheets. // J. Appl. Phys. 2002 - v. 92. - i.6 - p. 1062.

10. Бломберген, H. Нелинейная оптика.- M.: Мир, 1966

11. Bloembergen, N.; Chang, R.K.; Jha, S.S.; Lee, C.H. Optical second-harmonic generation in reflection from media with inversion symmetry. // Phys. Rev. 1968 -v. 174.-p. 813.

12. Ахманов, C.A; Хохлов P.B. Проблемы нелинейной оптики.- M., 1964.

13. Gopalan, V.; Raj, R. Domain structure and phase transitions in epitaxial KNb03 thin films studied by in situ second harmonic generation measurements. // Appl. Phys. Lett. 1996-v. 68-NolO-p. 1323.

14. Barad, V. ; Lettieri, J. ; Theis, C.D. ; Schlom, D.G. ; Jiang, J.C. ; Pan X.Q., Probing domain microstructure in ferroelectric Bi4Ti3012 thin films by optical second harmonic generation. // J. Appl. Phys. 2001 - v. 89 - NolO - p. 1387

15. Kirilyuk, A.; Rasing, Th.; Doudin, В.; Ansermet, J.-Ph., Nonlinear magneto-optical response of Co/Cu multilayered nanowires. // J. Appl. Phys. 1997 - v. 81 -Nol2 - p. 4723.

16. Murzina, T.V.; Kravets, F.F.; Misuryaev, T.V.; Aktsipetrov, O.A. Second harmonic generation studies of magnetic nanogranular films exhibiting giant magnetoresistance // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2003 - v. 5221 - c. 41.

17. Beermann, J.; Bozhevolnyi, S. I.; Coello, V. Second-harmonic far-field microscopy of random metal nanostructures. // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng.m 2003 -v. 5118-p. 530.

18. J.C. Hulteen, C.R. Martin. In: Nanoparticles and Nanostructured Films (Ed. J.H. Fendler). // Wiley-VCH, Weinheim, Germany 1998. - p.235.

19. Лайнс M., Гласс А. Сегнетоэлектрики и родственные им материалы, (пер. С англтйского под ред. В.В. Леманова и Г.А. Смоленского) // М.: Мир, 1981 г.-736 с.

20. W. Zhong, D. Vanderbilt, К.М. Rabe. First-principles theory of ferroelectric phase transitions for perovskites: The case of BaTi03.// Phys. Rev. В 1995. -v.52-pp 6301-6312.

21. L-H.Ong, J. Osman and D.R. Tilley. Landau theory of second-order phase transitions in ferroelectric films.//Phys. Rev. В 2001. - v.63. - p 144109-1

22. Soon Byung Park and Woong Kil Choo. Structural and dielectric studies of the Phase Transitions in Pb(Ybi/2Ta1/2)03 PbTi03 Ceramics.// Jpn. J. Appl. Phys. -2000. - v.39. - pp 5560-5564.

23. A. Snedden, C.H. Hervoches and Ph. Lightfoot. Ferroelectric phase transition in SrBi2Nb209 and Bi5Ti3FeOi5: a powder newtron diffraction study .//Phys. Rev. В -2003.-v.67.-p.092102.

24. К.А. Воротилов. Формирование диэлектрических слоев интегральных схем методами химического осаждения. // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Москва, МИРЭА 2000. - 388 с.

25. Vorotilov К.А., Yanovskaya M.I., Turevskaya Е.Р., Sigov A.S. Sol-gel derivad ferroelectric thin films: avenues for control of microstructural and electric properties. // J.Sol-Gel Science and Technology. 1999. - v. 16. - p. 109-118.

26. Xusheng Wang and Hiroshi Ishiwara. Sol-gel derived ferroelectric Pb(ZrixTix)03 Si02 - В20з glass-ceramic thin films formed at relatively low annealing temperatures.//Jpn. J. Appl. Phys.- 2001. - v.40. -Noll. - pp. 5547-5550.

27. V.S. Tiwari, Arun Kumar, V.K. Wadhawan and Dhananjai Pandey. Kinetics of formation of the pyrochlore and perovskite phases in sol-gel derived lead zirconate titanate powder.// Journal of Materials Research. 1998. - v.13. - i.8. - pp.2170 -2173.

28. S.M. Smith, A.A. Talin, S. Voight, A. Hooper and D. Convey. Effect of annealing temperature on physical properties of thin epitaxial PZT films on STO/Si substrates.// Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2002. - v.4804. - p.l

29. Jiunnjye TSAUR, Zhan Jie WANG, Lulu ZHANG et.all. Preparation and Application of Lead Zirconate Titanate (PZT) Films Deposited by Hybrid Process: Sol-Gel Method and Laser Ablation. // Jpn. J. Appl. Phys. 2002. - v.41. - Part 1. -No.llB. - pp.6664-6668.

30. M. Ishida, H. Matsunami and T. Tanaka. Preparation and properties of ferroelectric PLZT films by rf-sputtering. // J. Appl. Phys. 1997. - v.48. - No.3. - pp. 951953.

31. В.М. Мухортов. Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. // Ростов-на-Дону. 2001. - 347 стр.

32. В.М. Мухортов, Г.Н. Толмачев, А.И. Мащенко. // ЖТФ 1992. - т.62. -вып.5. - стр. 22-28.

33. В.М. Мухортов, Г.Н. Толмачев, А.И. Мащенко. // ЖТФ 1993. - т.63. -вып. 11.- стр. 135-142.

34. В.М. Мухортов, Ю.И. Головко, Г.Н. Толмачев, А.И. Мащенко. Гетероэпитаксиальный рост пленок сложного оксида из самоорганизованной системы, образующейся в плазме газового разряда. // ЖТФ 1999. - т.69. -стр. 87-91.

35. В.М. Мухортов, Г.Н. Толмачев, Ю.И. Головко, А.И. Мащенко. Механизм высокочастотного распыления сложных оксидов. // ЖТФ 1998. - т.68. - стр. 99-103.

36. E.J. Cukauskas, S.W. Kirchoefer and J.M. Pond. Low-loss Bao)5Sroi5Ti03 thini4 films by inverted cylindrical magnetron sputtering.// J. Appl. Phys. 2000. - v.88.1. No.5. pp.2830-2835.

37. T. Masuda, Yu. Miyaguchi, K. Suu, Sh. Sun. Preparation of SrBi2Taij5Nbo,509 ferroelectric thin films by RF sputtering on large substrate.// Jpn. J. Appl. Phys. -2000. v.39. - Part 1. - No.9B. - pp. 5460-5464

38. Zh.-J. Wang, K. Kikuchi, R. Maeda. Effect of Pb content in target on electrical properties of laser ablation derived lead zirconate titanate thin films.// Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - v.39. - Part. 1. - No.9B. - pp. 5413-5417

39. R.R. Das, P. Bhattacharya, W. Perez, R.S. Katiyar. Influence of Ca on structural and ferroelectric properties of laser ablated SrBi2Ta209 thin films.// Jpn. J. Appl. Phys. 2002. - v.42. - Parti. - No. 1. - pp. 162-165.

40. Zh.-J. Wang, R. Maeda, M. Ichiki, H. Kokawa. Microstructure and electrical properties of lead zirconate titanate thin films deposited by excimer laser ablation.// Jpn. J. Appl. Phys. 2001. - v.40. - Parti. - No.9B. - pp. 5523-5527.

41. D. Burgess, F. Schienle, J. Lindner, M. Schumaher et all. Metal-organic chemical vapor deposition and characterization of strontioum bismuth tantalate (SBT) thin films. // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - v.39. - Part. 1. - No.9B. - pp. 5485-5488.

42. K. Ishikawa, A. Saiki, H. Funakubo. Growth of epitaxial SrBi2Ta209 thin films by metalorganic chemical vapor deposition. // Jpn. J. Appl. Phys. 2000. - v.39. -Part.l. -No.9B. - pp.2102-2109.

43. W 48. H. Nonomura, H. Fujisawa, M. Shimizu and H. Niu. Epitaxial Growth and

44. Ferroelectric Properties of the 20-nm-Thick Pb(Zr,Ti)03 Film on SrTi03(100) with an Atomically Flat Surface by Metalorganic Chemical Vapor Deposition. // Jpn. J. Appl. Phys.-2002.-v.41.-Part. 1 No.l IB. - pp. 6682-6685.

45. Валеев А. Воротилов К. // Электроника: наука, технология, бизнес. 1998. -т.3-4. - стр. 75

46. Tatsuya Yamazaki. Key Issues for Manufacturable FeRAM Devices. // 1st International Meeting on Ferroelectric Random Access Memories (FeRAM 2001). Book of Abstracts. 2001. - November 19-21, Gotemba, Japan. - p.31

47. Hiroshi Ishiwara. Current status of ferroelectric memory.// 1st International

48. Meeting on Ferroelectric Random Access Memories (FeRAM 2001). Book of Abstracts. 2001. - November 19-21, Gotemba, Japan. - p.PL-3

49. D. Takashima and I. Kunishima // IEEE J. Solid State Circuits. 1998. - v.33. -787.

50. Ahard H., Mace H., Peccoud L. Device processing and integration of ferroelectric thin films for memory applications. // microelectronic Engineering. 1995. - v.29. -pp. 19-28.

51. Motoyuki Oishi. ITRS Forecasts FeRAM Capasity to Quadruple. // http://neasia.nikkeibp.com/index.shtml. Nikkei Buiseness Publications, October 2001 Issue 1

52. Setter N., Waser R. Electroceramic materials. // Acta Materialia 2000. - v.48. -p.151-178.62. (application) Petrovsky V.I., Sigov A.S., Vorotilov K.A. Microelectronic applications of ferroelectric films // Integrated ferroelectrics 1993 - v.3 - p.59

53. Новости высоких технологий. // Электронный журнал. Доступно в электронном виде по адресу: http://pld.hi-fi.ru/news/0008/0008110620.htm

54. А.С. Сигов. Сегнетоэлекгрические тонкие пленки в микроэлектронике.// Соросовский образовательный журналю 1996ю - №10 - стр.83-91

55. Wagner C.N.J. Direct Methods for the Determination of atomic-scale structure of amorphous solids (x-ray, electron and neutron scattering). // J. of Non-Crystalline Solids 1978.-V.31.-pp. 1-40.

56. Уманский Я. С., Скаков Ю.А., Иванов А.Н., Расторгуев JI.H. Кристаллография, рентгенография и электронная микроскопия. -М.:Металлургия. 1982. - 632 с.

57. X-ray Absorption. Principles, Applications, Techniques of EXAFS, SEXAFS and XANES/ Eds. D.C. Koningsberger, R. Prins N.Y.: John Wiley&Sons. - 1988. -V.92. -674 p.

58. K. Ohwada, K. Hirota, P.W. Rehrig, Ya. Fujii, G. Shirane. Neutron diffraction study of field-cooling effects on the relaxor ferroelectrics Pb(Zn1/3Nb2/3)o>92Tio;o8.03. // Phys. Rev. B. 2003. - v.67. -p.094111.

59. I. Kanno, H. Kotera, K. Wasa et. all. Crystallographic characterization of epitaxial Pb(Zr,Ti)03 films with different Zr/Ti ratio grown by radio-frequency-magnetron sputtering. // J. Appl. Phys 2003. - v.93. - pp.4091 - 4096.

60. A. Garg, Z.H. Barber, M. Dawber, J.F. Scott et all. Orientation dependence of ferroelectric properties of pulsed-laser-ablated Bi4.xNdxTi30i2 films. //Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. - №12. - pp.2414-2416.

61. J.T. Zhu, Li Lu. X-ray diffraction and photoelectron spectroscopic studies of (OOl)-oriented Pb(Zr0>52Ti0,48)O3 thin films prepared by laser ablation. //J. Appl. Phys. 2004. - v.95. - No.2. - pp.241-247.

62. J.F. Li, B. Ruette and D. Viehland. Observation of domain texture in poled Pb(Mgi/3Nb2/3)03 PbTi03 crystals. // Appl. Phys. Lett. - 2002. - v.81. - No.12. -pp.3633-3635.

63. Y.K. Kim, K. Lee and S. Baik. Domain structure of epitaxial PbTi03 thin films on Pt(001)/Mg(001) substrates. // J. Appl. Phys.- 2004. v.95. - No.1-2. - pp.236240.

64. S.G. Lu, L.Mak, K.H. Wong. Optical studies of transparent ferroelectric strontiumbarium niobate/silica nanocomposite. // J. Appl. Phys. 2003. - v.94. - pp.34223426.

65. Е.Д. Мишина, K.A. Воротилов, B.A. Васильев, A.C Сигов, N. Ohta, S. Nakabayashi. Сегнетоэлектрические наноструктуры на основе пористого кремния. // ЖЭТФ 2002. - т. 122. - вып.3(9). - с.582.

66. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, K.A. Vorotilov, V.A. Vasil'ev, A.S. Sigov, O.M. Zhigalina, N. Ohta, S. Nakabayshi. Ferroelectrics templated innanoporous silicon membranes. // Ferroelectrics 2003. - v.286. - No.3. - pp.205211.

67. Батавин В.В., Концевой Ю.А., Федорович Ю.В. Измерение параметров полупроводниковых материалов и структур. М.: Радио и связь, 1985. - 264 с.

68. D. Fuchs, М. Adam, P. Schweiss et all. Structural properties of slightly off-stoichiometric homoepitaxial SrTix03.5 thin films. // J. Appl. Phys. 2000. - v.88. - No.4. - pp. 1844-1850.

69. Z.T. Song, H.L.W. Chan, Y.P. Ding et all. Microstructure and electrical properties of lead lanthanum titanate thin film under transverse electric fields. // J. Appl. Phys. -2002. v.91. - No. 12. - pp. 3779-3784

70. Maxim B. Kelman, Paul C. Mclntyre, Bryan C. Hendrix et all. Structural analysis of coexisting tetragonal and rhobohedral phases in polycrystalline Pb(Zr0)35Tio,65)03 thin films. // J. Mat. Res. 2003. - v.l8. - pp.173-179.

71. I. Szafraniak, C. Harnagea, R Scholz, S. Bhattacharyya, D. Hesse and M. Alexe. Ferroelectric epitaxial nanocrystals obtained by a self-patterning method. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. -No.l 1. - pp.2212-2213.

72. Y. Luo, I. Szafraniak, N. Zakharov et all. Nanoshell tubes of ferroelectric lead zirconate titanate and barium titanate. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. - No.3. -pp.440-442.

73. X. Lansiaux, E. Dogheche, D. Remiens, M. Guilloux-viry, A. Perrin, P. Ruterana. LiNb03 thick films grown on sapphire by using a multistep sputtering process.//J. Appl. Phys. 2001. - v.90. - No. 10. - pp. 5274-5277.

74. David I. Woodwarda, Ian M. Reaney, Richard E. Eitel and Clive A. Randall. Crystal and domain structure of the BiFe03-PbTi03 solid solution. // J. Appl. Phys. 2003. - v.94. - No.5. - pp. 3313-3318.

75. C. A. Randall, R. E. Eitel, T. R. Shrout, D. I. Woodward and I. M. Reaney. Transmission electron microscopy investigation of the high temperature BiSc03-PbTi03 piezoelectric ceramic system.// J. Appl. Phys. 2003. - v.93. - No.l 1. -pp. 9271-9274.

76. Xinhua Zhu, Jianmin Zhu, Shunhua Zhou, Qi Li, Zhiguo Liu, and Naiben Ming. Domain structures and planar defects in SrBi2Ta209 single crystals observed by transmission electron microscopy.// Appl. Phys. Lett. 2001. - v.78. - No.6. - pp. 799-801.

77. Y. Drezner and S. Berger. Nanoferroelectric domains in ultrathin BaTi03 films. // J. Appl. Phys. 2003. - v.94. - No. 10. - pp. 6774-6778.

78. R. Liithi, Н. Haefke, К.-Р. Meyer, Е. Meyer, L. Howald, and H.-J. Gijntherodt. Surface and domain structures of ferroelectric crystals studied with scanning force microscopy. // J. Appl. Phys. 1993.- v.74. - pp.7461 - 7471.

79. П.А. Арутюнов, А.Л. Толстихина. Атомно-силовая микроскопия в задачах проектирования приборов микро- и наноэлектроники. // Микроэлектроника -1999. т. 28. - №6. - стр. 13-22.

80. Genaro Zavala, Janos Н. Fendler, Susan Troiler-McKinstry. Characterization of ferroelectric lead zirconate titanate films by scanning force microscopy. // J.Appl. Phys. 1997. - v.81. -i.ll. - pp. 7480-7491.

81. Wenhui Ma, Catalin Harnagea, Dietrich Hesse, and Ulrich Gosele. Well-ordered arrays of pyramid-shaped ferroelectric BaTi03 nanostructures. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. - No.l8. - pp. 3770 - 3772.

82. V. V. Shvartsman, A. Yu. Emelyanov, A. L. Kholkin, A. Safari. Local hysteresis and grain size effect in Pb(Mg1/3Nb2/3)03-PbTi03 thin films. // Appl. Phys. Lett. -2002.-v.81.-No.l.-pp. 117-119.

83. V. Likodimos, M. Labardi, and M. Allegrini. Domain pattern formation and kinetics on ferroelectric surfaces under thermal cycling using scanning forcemicroscopy. // Phys. Rev. В 2002. - v.66. - p. 024104

84. C. S. Ganpule, A. L. Roytburd, V. Nagarajan, В. K. Hill, S. B. Ogale, E. D. Williams, R. Ramesh and J. F. Scott. Polarization relaxation kinetics and 180° domain wall dynamics in ferroelectric thin films.//Phys. Rev. В 2001. - v.65. - p. 014101

85. V. Likodimos, X. K. Orlik, L. Pardi, M. Labardi, and M. Allegrinia. Dynamical studies of the ferroelectric domain structure in triglycine sulfate by voltage-modulated scanning force microscopy. // J. Appl. Phys. 2001. - v.87. - No.l. -pp.443-451.

86. X. K. Orlik, V. Likodimos, L. Pardi, M. Labardi, and M. Allegrini. Scanning force microscopy study of the ferroelectric phase transition in triglycine sulfate. // Appl. Phys. Lett. 2000. - v.76. - No.10. - pp. 1321 - 1323

87. M.P. De Santo. Electrical properties of surfaces analyzed by scanning probe techniques. // PhD Thesis. Dipartimento di Fizika, Universita della Calabria, Italy, 2000.

88. Громов B.K. Введение в эллипсометрию. Д.: Издательство ЛГУ, 1986г. 322 с.

89. Pingxiong Yang, David L. Carroll, John Ballato and Robert W. Schwartz. Growth and optical properties of SrBi2Nb209 ferroelectric thin films using pulsed laser deposition. // J. Appl. Phys. 2003. - v.93. - No.l 1. - pp. 9226 - 9230.

90. Zhigao Hu, Genshui Wang, Zhiming Huang, and Junhao Chu. Optical properties of Bi3.25Lao.75Ti3012 thin films using spectroscopic ellipsometry. // J.Appl. Phys. -2003.- v.93.-No.7.-pp. 3811 -3815.

91. W. S. Tsang, K. Y. Chan, C. L. Мак, and К. H. Wong. Spectroscopic ellipsometry study of epitaxially grown Pb(Mg,/3Nb2/3)03-PbTi03 /MgO/TiN/Si heterostructures. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. - No.8. - pp. 1599- 1601.

92. A. H. Mueller, N. A. Suvorova, E. A. Irene, O. Auciello and J. A. Schultz. Model for interface formation and the resulting electrical properties for barium-strontium-titanate films on silicon. // J. Appl. Phys. 2003. - v.93. -No.7. -pp.3866-3872.

93. Зайдель A.H., Островская Г.В., Островский Ю.И. Техника и практика спектроскопии. М., 1972

94. D. A. Tenne, A. Soukiassian, М. Н. Zhu, А. М. Clark, X. X. Xi, Н. Choosuwan, Qi Не, R. Guo, and A. S. Bhalla. Raman study of BaxSrixTi03 films: Evidence for the existence of polar nanoregions. // Phys. Rev. В 2003. - v.67. - p.012302 .

95. M. S. Tomar, R. E. Melgarejo, A. Hidalgo, S. B. Mazumder and R. S. Katiyar.-щ Structural and ferroelectric studies of Bi3.44Lao.56Ti3Oi2 films. // Appl. Phys. Lett. 2003. v.83. - No.2. - pp. 341 - 343.

96. H. Zheng, H. Bagshaw, G. D. C. Csete de Gyorgyfalva, I. M. Reaney, R. Ubic, J. Yarwood. Raman spectroscopy and microwave properties of CaTi03-based ceramics. // J. Appl. Phys. 2003. - v.94. - No.5. - pp. 2948 - 2956.

97. Marcin Gnyba and Piotr Wroczynski. Raman and infrared investigation of ferroelectric ceramics. // Proc.SPIE ~ Volume 5258, IV Workshop on Atomic and Molecular Physics, Jozef Heldt, Editor, November 2003. 2003. - pp. 178-181.

98. Oleksiy Svitelskiy, Jean Toulouse, Grace Yong, Z.-G. Ye. Polarized Raman study of the phonon dynamics in Pb(Mgi/3Nb2/3)03 crystal. // Phys. Rev. В 2003. -v.68 - p. 104107.

99. S. Lanceros-Mendez, H. Ebert, G. Schaack, and A. Kloperpieper. Raman and infrared study of the quasi-one-dimensional betaine arsenate-phosphate mixed-crystal system. // Phys. Rev. В 2003. - v.67. - p. 014109

100. Jinggang Zhao and Yukihiro Ozaki. Method based on polarized infraredspectroscopy for the determination of the spatial orientation of transition dipole moments of a ferroelectric liquid crystal. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. -No.2.-pp. 389-391.

101. T. Yu, Z. X. Shen, W. S. Toh, J. M. Xue, and J. Wang. Size effect on the ferroelectric phase transition in SrBi2Ta209 nanoparticles. H J. Appl. Phys. 2003.- v.94. No.l. - pp. 618-620.

102. M. El Marssi, F. Le Marrec, I. A. Lukyanchuk, M. G. Karkut. Ferroelectric transition in an epitaxial barium titanate thin film: Raman spectroscopy and x-ray diffraction study. // J. Appl. Phys.-2003.-v.94.-No.5.-pp, 3307-3312.

103. V. M. Naik, D. Haddad, R. Naik, J. Mantese, N. W. Schubring, A. L. Micheli and G. W. Auner. Phase transitional studies of polycrystalline Pbo.4Sro.6Ti03 films using Raman scattering. // J. Appl. Phys. 2003. - v.93. - No.3. - pp.1731 - 1734.

104. Naoki Sugita, Eisuke Tokumitsu, Minoru Osada and Masato Kakihana. In Situ Raman Spectroscopy Observation of Crystallization Process of Sol-Gel Derived Bi4^La^Ti30i2 Films. // Jap. J. Appl. Phys. Part 2: Letters. 2003. - v.42. -i.8A -pp. L944-L945.

105. Левшин В.Л. Фотолюминесценция жидких и твердых веществ. М.:Гостехиздат, 1982г. 359 с.

106. Y. P. Wang, H. F. Ning, L. Zhou, J. К. Shen, and Z. G. Liu. Photoluminescence of pyrochlore phase in SrBi2Ta209 thin films. Il Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. -No.4. - pp. 743 - 745.

107. Ji Zhou, Longtu Li, Zhilun Gui, S. Buddhudu and Yan Zhou. Photoluminescence of CdSe nanocrystallites embedded in ВаТЮЗ matrix. // Appl. Phys. Lett. 2000.- v.76. No.12. - pp. 1540 - 1542

108. T.N. Vasilevskaya, A.A. Kaplyanskiy, A.B. Kulinkin and S.P. Feofilov. Luminescence of Cr3+ Impurity Ions in Li2Ge70i5 Nanocrystals and Clusters Embedded in Lithium Germanate Glasses. // Phys. Sol. State 2003. - v.45 - i.5.-pp. 961 -968.

109. Shi De Cheng, Chan Hin Kam, Yee Loy Lam, Kanitsara Pita and Srinivasa Buddhudu. Luminescence properties of Nd3 +-doped LiNb03 and LiTa03 sol-gel powders. // Proc. SPIE, 2000. - v.422. - Advanced Microelectronic Processing

110. Techniques, H. Barry Harrison, Andrew T. S. Wee, Subhash Gupta, Editors, October 2000, pp. 49-55.

111. V. Dierolf, C. Sandmann, S. Kim, V. Gopalan, K. Polgar. Ferroelectric domain imaging by defect-luminescence microscopy. // J. Appl. Phys. 2003. - v.93. -No.4. - pp. 2295-2297.

112. T.F. Heinz, in: H.-E. Ponath, G.I. Stegeman (Eds.), Nonlinear Surface Electromagnetic Phenomena, North Holland, Amsterdam, 1991. p. 355.

113. H. Бломберген. Нелинейная оптика. -M.: Мир, 1996, 424 с.

114. Шен, И.Р., Принципы нелинейной оптики, пер. с англ., М., Наука, 1989, 561 стр.

115. Junaidah Osman, Yoshihiro Ishibashi and David R. Tilley. Calculation of nonlinear susceptibility tensor components in ferroelectrics. // Jpn. J. Appl. Phys. -1998. v.37. - pp. 4887-4893.

116. Heinz T.F., Loy M.M.T., and Thompson W.A. Study of Si(l 11) surfaces by optical second-harmonic generation: reconstruction and surface phase transformation // Phys. Rev. Lett. 1985. - V.54. - P.63-66.

117. O.A. Aktsipetrov, N.N. Akhmediev, I.M. Baranova, E.D. Mishina, and V.R. Novak. Structure of Langmuir films by second-harmonic reflection // Sov. Phys. JETP 1985. - v.62. - pp. 524-530.

118. O.A. Aktsipetrov, A.A. Fedyanin, D.A. Klimkin, A.A. Nikulin, E.D. Mishina, A.S. Sigov, K.A. Vorotilov, C.W. van Hasselt, M.A.C. Devillers, and Th. Rasing.

119. Optical second harmonic generation studies of thin lead-zirconate-titanate ferroelectrics films // Ferroelectrics 1996. - v.186. - pp. 215-218.

120. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, T.V. Misuryaev, A.S. Sigov, A.M. Grishin, Th. Rasing, O.A. Aktsipetrov. Structural studies of epitaxial PbTi03 films by optical second harmonic generation // Thin Solid Films 1998. - v.336. - pp. 291-294.

121. Goldstein, H., Classical Mechanics, Cambrige, Addison-Wesley Press, 1970.

122. C.K. Chen, A.R.B. de Castro and Y.R. Shen. Surface-Enchanced Second Harmonic Generation // Phys. Rev. Lett. 1981. - v.46. - pp. 145-148.

123. A.A. Никулин, A.B. Петухов. Гигантская вторая гармоника на поверхности металла: флуктуационный механизм диффузности и деполяризации излучения // ДАН СССР 1989. - с. 87-91.

124. М. Fiebig, V.V. Pavlov, R.V. Pisarev. Second harmonic generation as a tool for studying electronic and magnetic structures of crystals: review. // J. Opt. Soc. Am. В 2005. - vol. 22. - No. 1. - pp. 96 - 118.

125. Vorotilov K.A., Yanovskaya M. I., Turevskaya E.P., Sigov A.S. Sol-gel derivediferroelectric films: avenues for control of microstructural and electric properties. // J.Sol-Gel Sciense and Technology. 1999. - V. 16. - P.109-118.

126. Jl.C. Коханчик, K.A. Воротилов, A.C. Сигов. РЭМ-исследование сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца, полученныхметодом химического осаждения из растворов. // Изв. Академии наук, Сер.

127. Физическая 2001. - т. 65. - №9. - стр. 1276-1279.

128. S.Y. Hou, J. Kwo, R.K. Watts, J.-Y. Cheng and D.K. Fork. Structure and properties of epitaxial Bao.5Sro.5Ti03/SrRu03/Zr02 heterostructure on Si grown by off-axis sputtering. // Appl. Phys. Lett. 1995. - vol. 67. - issue 10. - pp. 1387 -1389.

129. S. Yamamichi, H. Yabuta, T. Sakuma, and Y. Miyasaka. (Ba+Sr)/Ti ratio dependence of the dielectric properties for (Вао^Го^ТЮз thin films prepared by ion beam sputtering. // Appl. Phys. Lett. 1994. - vol. 64. - i. 13. - pp. 1644 -1646.

130. A.V. Bune, V.M. Fridkin, S. Dusharme, L.M. Blinov, S.P. Palto, A.V. Sorokin, S.G. Yudon, A. Zlatkin. Two dimensional ferroelectric films.// Nature 1998. -v.391.-pp. 874-877.

131. F.Li, J.A. Eastman, J.M. Vetrone, C.M. Foster, R.E. Newnham, L.E. Cross, dimentions and size-effects in ferroelectrics. // Jap. J. Appl. Phys. 1977. - v.36. -N0.8. - pp. 5169-5174.

132. V. Gopalan, R. Raj. Domain structure and phase transitions in epitaxial KNb03 thin films studied by in situsecond harmonic generation measurements. // Appl. Phys. Lett. 1996. - v.68. - No.10. - pp. 1323 - 1325.

133. V. Barad, J. Lettieri, C.D. Theis, D.G.Schlom, J.C.Jiang, X.Q.Pan. Probing domain microstructure in ferroelectric Bi4Ti30i2 thin films by optical second harmonic generation. // J. Appl. Phys. 2001. - v.89. - No.2. - pp. 1387 - 1392.

134. K. L. Sorokina and A. L. Tolstikhina. Atomic force microscopy modified forstudying electric properties of thin films and crystals. Review. // Crystallogr. Rep. 2004. - vol. 49. - i.3. - pp. 476 - 499.

135. V. Malyshkin, A.R. McGurn, A.A. Maradudin. Features in the speckle correlations of light scattered from volume-disordered dielectric media. // Phys. Rev. B 1999. -v.59.- pp. 6167-6176.

136. A.C.R. Pipino, R.P. van Duyne, G.C. Schatz. Surface-enhanced second-harmonic diffraction: Experimental investigation of selective enhancement. // Phys. Rev. B -1996. v.53. - pp. 4162 - 4169.

137. M.I. Molotskii, M.M. Shvebelman. Decay of ferroelectric domains formed in the field of an atomic force microscope. // J. Appl. Phys. 2005. - vol. 97. - pp. 084111-1-084111-6, in press.

138. D. Fu, K. Suzuki, K. Kato, H. Suzuki. Dynamics of nanoscale ppolarization backswitching in tetragonal lead zirconate titanate thin film. // Appl. Phys. Lett. -2003. vol.82. - No. 13. - pp. 2130 - 2132.

139. Ya. Cho, K. Fujimoto, Y. Hiranaga, Ya. Wagatsuma, A. Onoe, K. Terabe and K. Kitamura. Tbit/inch ferroelectric data storage based on scanning nonlinear dielectric microscopy. // Appl. Phys. Lett. 2002. - vol.81. - No. 23. - pp. 4401 -4403.

140. R. Hellwarth and P. Christensen. Nonlinear optical microscope using second harmonic generation. // Applied Optics 1975. - vol. 14 - i.2. - pp. 247 - 248.

141. Ch.-K. Sun, Sh.-W. Chu, I.-H. Chen, B.-L. Lin, P. C. Cheng. Biological photonic crystals revealed by multimodality nonlinear microscopy. // Proc. SPIE Int. Soc.

142. Opt. Eng. 2002. - vol. 4620. - pp. 166 - 174.

143. J. Mertz, L. Moreaux and T. Pons. Perturbative theory of the electro-optic response of second-harmonic generation membrane potential sensors. // Proc. SPIE Int. Soc. Opt. Eng. 2002. - vol. 4620. - pp. 182 - 190.

144. Kirilyuk, V.; Kirilyuk, A.; Rasing, Th. A combined nonlinear and linear magneto-optical microscopy // Appl. Phys. Lett. 1997. - vol. 70. - p. 2306 - 2308.

145. Y. Uesu, S. Kurimura and Y. Yamamoto. Optical second harmonic images of 90° domain structure in BaTi03 and periodically inverted antiparallel domains in LiTa03. // Appl. Phys. Lett. 1995. - vol. 66. - No. 17. - pp. 2165-2167.

146. Зи С. Физика полупроводниковых приборов: в 2-х книгах. Пер. с англ. -М.:Мир, 1984,-456 с.

147. Жигалина, О.М.; Бурмистрова, П.В.; Васильев, A.JL; Роддатис, В.В.; Воротилов, К.А.; Сигов А.С. Электронная микроскопия элементов сегнетоэлектрических ЗУ на основе многослойных структур Si-Si02-Ti-Pt-ЦТС. // Микроэлектроника, в печати.

148. Ortmann L., Schwable C., Vogt H. Study of centrosymmetric crystal phases by optical second harmonic generation. // Ferroelectrics 1976, - v. 12. - p. 189.

149. Hoerman В. H., Ford G. M., Kaufmann L. D., Wessels B. W. Dielectric properties of epitaxial ВаТЮЗ thin films // Appl. Phys. Lett. -1998. v. 73. - No. 16. - p. 2248-2250.

150. S. Li, H. Zheng, L. Salamanca-Riba, R. Ramesh, I. Naumov, and K. Rabe, // Appl. Phys. Lett. 2002. - v.81. - pp. 4398.

151. Young Min Kang, Choong Heui Chung, Sang Hyun Oh, Beelyong Yang, Seaung Suk Lee, Suk Kyoung Hong and Nam Soo Kang. Characterization of Polarization

152. Switching Behavior of Pt/SrBi2Ta209/Pt Ferroelectric Capacitors in Ferroelectric Random Access Memory. // Jpn. J. Appl. Phys. 2002. - vol. 41. -Parti. - No.2. -pp. 694 - 697.

153. M. Alexe, A. Gruverman, C. Harnagea, N. D. Zakharov, A. Pignolet, D. Hesse, J. F. Scott. Switching properties of self-assembled ferroelectric memory cells. // Appl. Phys. Lett. 1999.- vol. 75. - No. 8. - pp. 1158 - 1160.

154. Yutaka Kanda, Keiji Yoshida and Itaru Uezono. Design and performance of LiNbC>3 optical modulator with a superconducting electrode. // Jpn. J. Appl. Phys. 1998. - vol.37. - Parti. - N0.6B. - pp. 3736 - 3738.

155. Keiji Yoshida, Yuji Mukaiyama, Haruichi Kanaya, Yutaka Kanda. Design and performance of high gain superconducting booster circuit for LiNb03 optical modulator. // Physica С 2002. - Nos. 372-376. - pp. 360-363.

156. J. F. Scott, // Ferroelectr. Rev. 1998. - v. 1. - p. 1

157. P. K. Larsen, G. L. M. Kampschoer, M. J. E. Ulenaers, G. А. С. M. Spielings, and R. Cuppens, Nanosecond switching of thin ferroelectric films. // Appl. Phys. Lett. -1991.-v.59.-pp.611.

158. E. D. Mishina, Т. V. Misuryaev, A. A. Nikulin, V. R. Novak, Th. Rasing, O. A. Aktsipetrov. Hyper-Rayleigh scattering from Langmuir films of C6o and its derivatives. // J. Opt. Soc. Am. В 1999. - v.l 6. - p. 1692.

159. R. Blinc, B. Zeks. Soft modes in ferroelectrics and antiferroelectrics. // North-Holland, Amsterdam, 1974.

160. E. D. Mishina, N. E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, A.S. Sigov, V.M. Mukhorotov, Yu.I. Golovko, A. van Etteger, Th. Rasing. Nonlinear-optical probing of nanosecond ferroelectric switching. // Appl. Phys. Lett. 2003. - v.83. - No.12. -pp.2402-2404.

161. V. Gopalan, R. Raj. Domain structure and phase transitions in epitaxial KNb03 thin films studied by in situsecond harmonic generation measurements. // Appl. Phys. Lett. 1996. - v.68. - No.10. - pp. 1323 - 1325.

162. Е.Д. Мишина. Нелинейно-оптическая диагностика материалов микроэлектроники. // Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Москва, 2004г. 326с.

163. Kavalerov, V.; Fujii, Т.; Inoue, M. Observation of highly nonlinear surface-acoustic waves on single crystal lithium-niobate plates by means of an optical sampling probe. // J. Appl. Phys. 2000. - vol. 87. - No.2. - p. 907.

164. J. Gudde, U. Conrad, V. Jahnke, J. Hohlfeld, and E. Matthias. Magnetization dynamics of Ni and Co films on Cu(001) and of bulk nickel surfaces. // Phys. Rev. В-1999.-vol. 59.-p.R6608.

165. J. Li, B. Nagaraj, H. Liang, W. Cao, Chi. H. Lee, R. Ramesh. Ultrafast polarization switching in thin-film ferroelectrics. // Appl. Phys. Lett. 2003. - vol. 84. - No.l 1. -pp.1174 - 1177.

166. J. Hohlfeld, Th. Gerrits, M. Bilderbeek, Th. Rasing, H. Awano, N. Ohta. Fast magnetization reversal of GdFeCo induced by femtosecond laser pulses. // Phys. Rev. В 2001. - vol. 65. - p.012413.

167. S. I. Ashitkov, M. B. Agranat, P. S. Kondratenko, S. I. Anisimov, V. E. Fortov, V. V. Temnov, K. Sokolowski-Tinten,B. Rethfeld, P. Zhou, and D. von der Linde.

168. Ultrafast laser-induced phase transitions in tellurium. // Письма в ЖЭТФ 2002.1. T.76. Выпуск 7. - с. 538.

169. S. Fahy, R. Merlin. Reversal of Ferroelectric Domains by Ultrashort Optical Pulses. // Phys. Rev. Lett. 1994. - vol. 73. - p.l 122.

170. Kwang Soo Seol, Satoshi Tomita and Kazuo Takeuchi. Gas-phase production of monodisperse lead zirconate titanate nanoparticles. // Appl. Phys. Lett. 2002. -v.81.-No.lO. - pp. 1893-1895.

171. Kwang Soo Seol, Kazuo Takeuchi, Takeshi Miyagawa and Yoshimichi Ohki. Characteristics of nanoparticles formed during pulsed laser ablation of SrBi2Ta209 . // Jpn. J. Appl. Phys. 2002 - v.41. - Parti. - No.9. - pp. 5654-5658.

172. X.G. Tang, Q.F. Zhou and J.X. Zhang. Raman scattering investigation of the phase transition in nanocrystalline (Pb, Ca, La)Ti03. // J. Appl. Phys. 1999. - v. 86. -No.9.-pp. 5194-5197.

173. S.G. Lu, C.S. Mak, K.H. Wong and K.W. Cheah. Photoluminescence of9 transparent strontium-barium-niobate-doped silica nanocomposites. // Appl. Phys.1.tt. 2001. - v.79. - No.26. - pp. 4310-4312.197,198199.200,201,202,203,204,205,206207,208209210

174. Wenhui Ma, Catalin Harnagea, Dietrich Hesse, and Ulrich Gösele. Well-ordered arrays of pyramid-shaped ferroelectric ВаТЮЗ nanostructures. // Appl. Phys. Lett.-2003. v.83. - No. 18. - pp. 3770-3772.

175. Интернет-ресурс http://xserver.aaas.org/news/nanocircuit.html. Breakthrough of the year: The Runners-Up. // Science 2001, Special Issue. -v.294. - pp. 2443 - 2447.

176. Интернет-ресурс "International Strategy for Nanotechnology Research and Development", U.S. National Science Foundation, 2001. http://nano.gov. Сергей Бобровский. Сколько же места там, внизу? // PC Week/RE 2003, № 45, стр. 55 - 57.

177. Патент США. Tunable photonics with ferroelectrics: J. Sajeev, K. Busch, US Patent Number US2002074537 (20 June 2002).

178. Интернет-ресурс International Technology Roadmap for Semiconductors (ITRS) 2002 (available at http://public.itrs.net/Files/2002Update/Home.pdf).

179. Li S., Eastman J.A., Vetrone J.M., Fodter C.M., Newman R.E., Cross L.E. Dimension and size effects in ferroelectrics.// Jap. J. Appl. Phys. -1997. v. 36. - p. 5169-5174.

180. Chattopadhyay S., Ayyub P., Palkar V.R., Multani M. Size-induced diffuse phase transition in the nanocrystalline ferroelectric PbTi03// Phys. Rev. В 1995. - v. 52.-p. 13177-13183.

181. Hoerman В. H., Ford G. M., Kaufmann L. D., Wessels B. W. Dielectric properties of epitaxial ВаТЮЗ thin films // Appl. Phys. Lett. -1998. v. 73. - No. 16. - p. 2248-2250.

182. E.D. Mishina, N.E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, K. A. Vorotilov, V.A. Vasil'ev, A.S. Sigov, O.M. Zhigalina, N. Ohta and S. Nakabayashi. Ferroelectrics templated in nanoporous silicon membranes. // Ferroelectrics 2003. - v. 286. - pp. 205-211.

183. R. Krishnan, R. Kesavamoorthy, S. Dash, A.K. Tyagi, B. Raj. Raman Spectroscopic and Photoluminescence Investigations on Laser Surface Modified a-Al203 Coatings. // Scripta Materialia. 2003. - v.48. - p.1099.

184. S.-Y. Kuo, W.-Y. Liao, W.-F. Hsieh. Structural ordering transition and repulsion of the giant LO-TO splitting in polycrystalline BaxSr(iX)Ti03. // Phys. Rev. B. -2001. v.64.-p.224103.

185. Kuo Shou-Yi, Liao Wen-Yi, Hsieh Wen-Feng. Structural ordering transition and repulsion of the giant LO-TO splitting in polycrystalline Ba^Sri^Ti03. // Phys. Rev. B. -2001. v. 64. - No. 22. - p. 224103.

186. Osada M., Kakihana M., S. Wada, T. Noma, Cho W.-S. Broken symmetry in low-temperature ВаТЮЗ phases: Strain effects probed by Raman scattering. // Appl. Phys. Lett. -1999. v. 75. - No. 21. - p. 3393-3395.

187. Q.F. Zhou, H.L.W. Chan, Q.Q. Zhang, C.L. Choy. Raman spectra and structural phase transition in nanocrystalline lead lanthanum titanate. // J. Appl. Phys. -2001. v. 89. - No. 12. - pp. 8121-8126.