Научный журнал
Успехи современного естествознания
ISSN 1681-7494
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,823

ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНАТА БАРИЯ-СТРОНЦИЯ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Исаева Д.А. 1 Матросов А.В. 1 Рыбаков А.В. 1 Шарапов Д.А. 1
1 Московский государственный технический университет радиотехники
1. Белкин М., Сигов А. Оптические межсоединения в интегральных схемах // Наноиндустрия. – №1. – 2012. – С. 8-14.
2. Вишневский А.С., Воротилов К.А., Котова Н.М., Сигов А.С. Способ приготовления безводных пленкообразующих растворов для формирования сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца с низкой температурой кристаллизации / Патент РФ № 2470866. Дата регистрации: 22.06.2011.
3. Дзюба С.Ф., Назаренко М.А. Применение учебных планов филиала МГТУ МИРЭА в г. Дубне в системе дополнительного образования // Современные проблемы науки и образования – 2013. – № 5. – С. 242.
4. Дзюба С.Ф., Назаренко М.А., Напеденина А.Ю. Развитие компетенций студентов в ходе подготовки и проведения научно-практических конференций // Современные наукоёмкие технологии – 2013. – № 1. – С. 121.
5. Назаренко М.А., Топилин Д.Н., Калугина А.Е. Квалиметрические методы оценки качества объектов в современных научных исследованиях // Успехи современного естествознания – 2013. – № 7. – С. 175.
6. Сигов А.С., Мишина Е.Д., Мухортов В.М. Тонкие сегнетоэлектрические пленки: получение и перспективы интеграции // Физика твердого тела. – том 52. – вып.4. – 2010. – С. 709-717.
7. Широков В.Б., Головко Ю.И., Мухортов В.М. Оптические свойства эпитаксиальных тонких пленок Ba0.8Sr0.2TiO3 // Журнал технической физики. – т. 82. – вып.7. – 2012. – С.79-84.
8. Широков В.Б., Юзюк Ю.И., Калинчук В.В., Леманов В.В. Материальные константы твердых растворов (Ba,Sr)TiO3 // Физика твердого тела. – т. 55. – вып. 4. – 2013. – С. 709-714.
9. Mishina E.D., Sherstyuk N.E., Barskiy D.R., Sigov A.S., Golovko Yu.I., Mukhorotov V.M., Santo M.De, Rasing Th. Domain orientation in ultrathin (Ba,Sr)TiO3 films measured by optical second harmonic generation // Journal Of Applied Physics/ – vol. 93. – №10-1. – 2003. – P. 6216-6222.
10. Mishina E.D., Sherstyuk N.E., Pevtsov E.Ph., Vorotilov K.A., Sigov A.S., Moret M.P., Rössinger S.A., Larsen P.K., Rasing Th. Local probing of the polarization state in thin Pb(Zr,Ti)O3 films during polarization reversal // Applied Physics Letters. – vol.78. – №6. – 2001. – P.796-798.
11. Mishina E.D., Vorotilov K.A., Vasil’ev V.A., Sigov A.S., Ohta N., Nakabayashi S. Porous silicon-based ferroelectric nanostructures // Journal Of Experimental And Theoretical Physics. – vol.95. – №3. – 2002. – P. 502-504.

Твёрдые растворы титаната бария-стронция (Ba,Sr)TiO3 (BST) обладают сегнетоэлектрическими свойствами при комнатной температуре, что даёт возможность конструировать управляемые микроэлектронные устройства на их основе. Такие устройства характеризуются низкими диэлектрическими потерями, низким током утечки, отсутствием проблем усталости и старения материала. Среди твёрдых растворов титаната бария состав (Ba,Sr)TiO3 отличается наименьшим размытием структурного фазового перехода, что делает его наиболее удобным материалом для промышленного производства конденсаторов интегральных микросхем и другой микро- и наносистемной техники. Так, высокий коэффициент преломления и возможность эффективного воздействия на оптические и диэлектрические свойства тонких пленок (Ba,Sr)TiO3 путём планарного переключения позволяют использовать этот материал для разработки активных волноводов, а также электрооптических модуляторов, включая фотонно-кристаллические [6]. С помощью внешнего электрического поля легко осуществляется управление поляризацией диэлектрика [10], что открывает возможность управления диэлектрической проницаемостью. Таким образом, плёнки титаната бария-стронция могут быть использованы в современных оптических интегральных схемах для маршрутизации информационных потоков.

Задача облегчается тем, что в рамках феноменологической теории твердых растворов удается достаточно детально и с хорошей точностью моделировать эмпирически наблюдаемые свойства образцов [8], что даёт возможность вычисления материальных констант для теоретических разработок прикладной направленности.

Разработка оптических интерфейсов в интегральных микросхемах представляет значительный практический интерес, поскольку они значительно менее чувствительны к помехам, а также позволяют проводить бесконтактное тестирование полупроводниковых пластин непосредственно в процессе производства, что увеличивает процент выхода годных изделий. При этом нет потребности в каком-либо теоретическом прорыве, принципиальный подход ясен, требуется лишь решить технологические проблемы скейлинга [1] при переходе к меньшим физическим размерам, обеспечить сверхмалое энергопотребление, минимальное время релаксации, а также решить проблему интеграции с кремниевой электроникой, базирующейся на матрицах пористой структуры [11]. Работы по решению этих актуальных проблем ведутся в том числе в филиале МГТУ МИРЭА в г. Дубне, где уже получены патенты по теме формирования сегнетоэлектрических пленок цирконата-титаната свинца [2], что должно облегчить разработку аналогичного процесса для титаната бария-стронция.

При разработке методов получения плёнок BST необходимо учитывать, что их свойства не просто квалиметрически [5] отличаются от соответствующих объёмных материалов вследствие специфики фазовых переходов в гетероэпитаксиальных структурах на наноуровне [9], но и зависят от толщины слоя. Особенно существенно изменяются оптические свойства, имеется корреляция между толщиной слоя и энергией основного межзонного перехода [7]. Эти особенности необходимо строго учитывать при разработке технологий, но именно они представляют особый интерес в плане управления свойствами соответствующего элемента схемы электронного устройства.

Настоящая работа подготовлена в ходе научно-исследовательской работы студентов [4] в соответствии с учебным планом, применяемым в филиале МГТУ МИРЭА в г. Дубне [3].


Библиографическая ссылка

Исаева Д.А., Матросов А.В., Рыбаков А.В., Шарапов Д.А. ПЕРСПЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТИТАНАТА БАРИЯ-СТРОНЦИЯ В ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ // Успехи современного естествознания. – 2014. – № 5-1. – С. 229-230;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33912 (дата обращения: 24.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074