Исследование поверхности тонких аморфных пленок для сегнетоэлектрического фазовращателя
DOI:
https://doi.org/10.24160/0013-5380-2026-6-35-41Ключевые слова:
тонкая пленка, титанат бария-стронция, морфология поверхности, шероховатость, изрезанность поверхности, коэффициент нелинейности, диэлектрическая проницаемость, tgδАннотация
В статье представлены результаты исследований поверхности двух серий тонких аморфных пленок титаната бария-стронция на ситалловых подложках с шероховатостью 39 и 23 нм, полученных методом высокочастотного ионно-плазменного напыления. Установлено, что на начальном этапе осаждения происходит заполнение впадин подложки материалом пленки с последующим ростом зародышей с эффектом затенения поверхности. При этом шероховатость пленки увеличивается с ростом ее толщины, но не превышает шероховатости подложки, а ее изрезанность уменьшается, достигая 12 % при толщине пленки 323 нм для первой серии образцов. Изрезанность второй серии образцов на ~10 % меньше изрезанности первой вследствие меньшей шероховатости используемой подложки. В ходе проведенных исследований поверхности образцов были получены значения высоты неровностей профиля по десяти точкам, среднего шага неровностей, среднеквадратичного наклона профиля и их дисперсий. Для выявления оптимальной толщины тонкой пленки с перспективой ее применения в сегнетоэлектрических фазовращателях морфология поверхности пленок первой серии была сопоставлена с их диэлектрическими характеристиками, которые были исследованы ранее. В результате было выявлено, что основное ограничение на толщину пленки накладывает тангенс угла диэлектрических потерь (tgδ), который минимален при толщине пленки от 150 до 250 нм и равен 0,014–0,015.
Библиографические ссылки
1. Вендик О., Парнес М. Фазовращатели сканирующих антенн для радаров обзора территорий. – Беспроводные технологии, 2007, № 3 (8), с. 28–30.
2. Майстренко А., Кочемасов В. СВЧ-фазовращатели на основе сегнетоэлектриков. – СВЧ-электроника, 2017, № 1, с. 42–47.
3. Ашуров Х.Б. и др. Моделирование роста фрактального кластера на подложке при ионном облучении. – Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2011, № 6, c. 89–92.
4. Тумаркин А.В. и др. Влияние давления рабочего газа на компонентный состав и свойства тонких плёнок титаната бария-стронция. – Электроника и микроэлектроника СВЧ, 2016, т. 2, c. 124–128.
5. Старостенко В.В. и др. Динамика формирования поверхности проводящих пленок алюминия на аморфных подложках. – Прикладная физика, 2019, № 4, с. 60–65.
6. Митин Д.М. и др. Особенности роста тонких пленок аморфного кремния, полученных методом магнетронного распыления. – Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2015, № 6, c. 31–34.
7. Новак А.В., Новак В.Р., Смирнов Д.И. Эволюция морфологии поверхности при росте пленок аморфного и поликристаллического кремния. – Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2017, № 10, c. 18–25.
8. Ketov S.V. et al. Formation of Nanostructured Metallic Glass Thin Films Upon Sputtering. – Heliyon, 2017, vol. 3, No. 1, DOI: 10.1016/j.heliyon.2016.e00228.
9. Mwema F.M. et al. MicroStructure and Mechanical Properties of Sputtered Aluminum Thin Films. – Procedia Manufacturing, 2019, vol. 35, DOI: 10.1016/j.promfg.2019.06.038.
10. Ko E.C., Kang W., Han J.H. Improved Dielectric Constant and Leakage Current Characteristics of BaTiO3 Thin Film on SrRuO3 Seed Layer. – Journal of Alloys and Compounds, 2022, vol. 895, No. 1, DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162579.
11. Sharma V., Ghosh R.K., Kuanr B.K. Influence of Ferromagnetic Layer Thickness on the Gilbert Damping and Magnetocrystalline Anisotropy in PLD Grown Epitaxial Co2FeSi Heusler Alloy Thin Films. – Results in Surfaces and Interfaces, 2022, vol. 6, DOI: 10.1016/j.rsurfi.2022.100052.
12. Геращенко А.В. и др. Электрическое сопротивление и 1/f-флуктуации в тонких пленках титана. – Физика твердого тела, 2014, т. 56, № 7, с. 1386–1390.
13. Мухортов В.М., Юзюк Ю.И. Гетероструктуры на основе наноразмерных сегнетоэлектрических пленок. Ростов н/Д.: Изд-во ЮФУ, 2007, 84 с.
14. Серебрянников С.В., Носова Ю.М. Диэлектрические характеристики сегнетоэлектрического фазовращателя с тонкой аморфной пленкой. – Электричество, 2026, № 1, с. 23–29.
15. Мухортов В.М. и др. Наноразмерные сегнетоэлектрические пленки – новая активная среда для микроэлектроники. – Наука Юга России, 2022, т. 18, № 4, c. 33–43.
16. Носова Ю.М., Холодный Д.С. Определение электромагнитных характеристик тонких пленок электротехнических материалов с применением теории перколяции. – Электричество, 2025, № 10, с. 87–93.
#
1. Vendik O., Parnes M. Besprovodnye tekhnologii – in Russ. (Wireless Technology), 2007, No. 3 (8), pp. 28–30.
2. Maystrenko A., Kochemasov V. SVCh-elektronika – in Russ. (Microwave Electronics), 2017, No. 1, pp. 42–47.
3. Ashurov H.B. et al. Poverhnost’. Rentgenovskie, sinhrotronnye i neytronnye issledovaniya – in Russ. (Surface. X-ray, Synchrotron, and Neutron Studies), 2011, No. 6, рр. 89–92.
4. Tumarkin A.V. et al. Elektronika i mikroelektronika SVCh – in Russ. (Microwave Electronics and Microelectronics), 2016, vol. 2, pp. 124–128.
5. Starostenko V.V. et al. Prikladnaya fizika – in Russ. (Applied Physics), 2019, No. 4, pp. 60–65.
6. Mitin D.M. et al. Poverhnost’. Rentgenovskie, sinhrotronnye i neytronnye issledovaniya – in Russ. (Surface. X-ray, Synchrotron, and Neutron Studies), 2015, No. 6, pp. 31–34.
7. Novak A.V., Novak V.R., Smirnov D.I. Poverhnost’. Rentge-novskie, sinhrotronnye i neytronnye issledovaniya – in Russ. (Surface. X-ray, Synchrotron, and Neutron Studies), 2017, No. 10, pp. 18–25.
8. Ketov S.V. et al. Formation of Nanostructured Metallic Glass Thin Films Upon Sputtering. – Heliyon, 2017, vol. 3, No. 1, DOI: 10.1016/j.heliyon.2016.e00228.
9. Mwema F.M. et al. MicroStructure and Mechanical Properties of Sputtered Aluminum Thin Films. – Procedia Manufacturing, 2019, vol. 35, DOI: 10.1016/j.promfg.2019.06.038.
10. Ko E.C., Kang W., Han J.H. Improved Dielectric Constant and Leakage Current Characteristics of BaTiO3 Thin Film on SrRuO3 Seed Layer. – Journal of Alloys and Compounds, 2022, vol. 895, No. 1, DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.162579.
11. Sharma V., Ghosh R.K., Kuanr B.K. Influence of Ferromag-netic Layer Thickness on the Gilbert Damping and Magnetocrystalline Anisotropy in PLD Grown Epitaxial Co2FeSi Heusler Alloy Thin Films. – Results in Surfaces and Interfaces, 2022, vol. 6, DOI: 10.1016/j.rsurfi.2022.100052.
12. Gerashchenko A.V. et al. Fizika tverdogo tela – in Russ. (Solid State Physics), 2014, vol. 56, No. 7, pp. 1386–1390.
13. Muhortov V.M., Yuzyuk Yu.I. Geterostruktury na osnove nanorazmernyh segnetoelektricheskih plenok (Heterostructures Based on Nanoscale Ferroelectric Films). Rostov n/D.: Izd-vo YuFU, 2007, 84 p.
14. Serebryannikov S.V., Nosova Yu.M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2026, No. 1, pp. 23–29.
15. Muhortov V.M. et al. Nauka Yuga Rossii – in Russ. (Science of the South of Russia), 2022, vol. 18, No. 4, pp. 33–43.
16. Nosova Yu.M., Holodnyy D.S. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2025, No. 10, pp. 87–93
