Structural, Dielectric, and Ferroelectric Properties of a BiFeO 3 /Sr 0.5 Ba 0.5 Nb 2 O 6 /Pt(001)/MgO(001) Heterostructure

A. V. Pavlenko; Павленко А. В.; Ya. Yu. Matyash; Матяш Я. Ю.; D. V. Stryukov; Стрюков Д. В.; N. V. Malomyzheva; Маломыжева Н. В.

doi:10.31857/S0002337X23070126

Структура, диэлектрические и сегнетоэлектрические свойства гетероструктуры BiFeO₃/Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆/Pt(001)/MgO(001)

Авторы: Павленко А.В.¹^,2, Матяш Я.Ю.³, Стрюков Д.В.³, Маломыжева Н.В.⁴
Учреждения:
1. Федеральный исследовательский центр “Южный научный центр Российской академии наук”
2. Научно-исcледовательский институт физики Южного федерального университета
3. Федеральное государственное бюджетное учреждение науки “Федеральный исследовательский центр Южный научный центр Российской академии наук”
4. Научно-исследовательский институт физики Южного федерального университета
Выпуск: Том 59, № 7 (2023)
Страницы: 814-821
Раздел: Статьи
URL: https://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231935
DOI: https://doi.org/10.31857/S0002337X23070126
EDN: https://elibrary.ru/QSGOST
ID: 231935

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

С использованием метода ВЧ-катодного распыления в атмосфере кислорода изготовлена гетероструктура на основе мультиферроика феррита висмута и сегнетоэлектрика ниобата бария-стронция – BiFeO₃(1000 нм)/Sr_0.5Ba_0.5Nb₂O₆(1000 нм)/Pt(001)/MgO(001), в которой отсутствовали примесные фазы, а среднеквадратичная шероховатость поверхности составляла не более 1% от ее толщины. Установлено, что в гетероструктуре все слои выращены эпитаксиально: SBN-50 получен с формированием ориентационных доменов, развернутых в плоскости сопряжения на ±18.4° относительно осей подложки MgO, а слои BFO и Pt – с ориентацией кристаллографических осей параллельно осям подложки MgO. Показано, что величина сегнетоэлектрической поляризации в материале при U = 90 В составляла 59.3 мкКл/см², а для описания закономерностей изменения относительной диэлектрической проницаемости (ε) гетероструктуры при t = 25–250°C достаточно учесть зависимости ε(t) для каждого из слоев. Обсуждаются причины выявленных закономерностей.

Ключевые слова

мультиферроик, диэлектрические характеристики, сегнетоэлектрик, тетрагональная вольфрамовая бронза

Список литературы

Воротилов К.А., Мухортов В.М., Сигов А.С. Интегрированные сегнетоэлектрики. М.: Энергоатомиздат, 2011. 175 с.
Гриценко В.А., Исламов Д.Р. Физика диэлектрических пленок: механизмы транспорта заряда и физические основы приборов памяти. Новосибирск: Параллель, 2017. 352 с.
Мухортов В.М., Головко Ю.И., Толмачев Г.Н. Создание наноразмерных монокристаллических пленок сложных оксидов путем трехмерного упорядочения атом–кластер–кристалл // Вестн. Южного науч. центра РАН. 2006. Т. 2. № 1. С. 30.
Зинченко С.П., Стрюков Д.В., Павленко А.В., Мухортов В.М. Влияние подслоя Ba0.2Sr0.8TiО3 на структуру и электрофизические характеристики пленок цирконата-титаната свинца на подложке Si(001) // ПЖТФ. 2020. Т. 46. Вып. 23. С. 41–44. https://doi.org/10.21883/PJTF.2020.23.50348.18476
Стрюков Д.В., Мухортов В.М., Головко Ю.И., Бирюков С.В. Особенности сегнетоэлектрического состояния в двухслойных гетероструктурах на основе титаната бария-стронция // ФТТ. 2018. Т. 60. № 1. С. 113–117.
Вербенко И.А., Глазунова Е.В., Дудкина С.И., Резниченко Л.А. Экологически чистые интеллектуальные материалы с особыми электрическими и магнитными свойствами. Пути поиска: модифицирование (Т. 1). Ростов н/Д.: Фонд науки и образования, 2020. 328 с.
Физика сегнетоэлектриков: современный взгляд / Под ред. Рабе К.М. и др. пер. с англ. 4-е изд., электрон. М.: Лаборатория знаний, 2020. 443 с.
Okatan M.B., Misirlioglu I.B., Alpay S.P. Contribution of Space Charges to the Polarization of Ferroelectric Superlattices and its Effect on Dielectric Properties // Phys. Rev. B. 2010. V. 82. P. 094115.
Кузьминов Ю.С. Сегнетоэлектрические кристаллы для управления лазерным излучением. M.: Наука, 1982. 400 с.
Павленко А.В., Стрюков Д.В., Кубрин С.П. Фазовый состав и структура пленки BiFeO3, выращенной на подложке MgO(001) методом ВЧ-катодного распыления в атмосфере O2 // ФТТ. 2022. Т. 64. Вып. 2. С. 218–222.
Павленко А.В., Захарченко И.Н., Кудрявцев Ю.А., Киселева Л.И., Алихаджиев С.Х. Структурные характеристики тонких пленок Sr0.5Ba0.5Nb2O6 в интервале температур 20–500°C // Неорган. материалы. 2020. Т. 56. № 11. С. 1252–1256. https://doi.org/10.31857/S0002337X20100115
Павленко А.В., Стрюков Д.В., Кудрявцев Ю.А., Матяш Я.Ю., Маломыжева Н.В. Получение, особенности структуры, элементный состав и диэлектрические свойства двухслойной структуры на основе тонких пленок мультиферроика BiFeO3 и сегнетоэлектрика (Sr, Ba)Nb2O6 // ФТТ. 2022. Т. 64. Вып. 12. С. 1954–1959.
Scanning Probe Microscopy: Electrical and Electromechanical Phenomena at the Nanoscale / Eds. Kalinin S.V., Gruverman A.V. 1. N.Y.: Springer, 2007. P. 173–214