- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Нелинейно-оптическая диагностика сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур для микроэлектроники презентация
Содержание
- 1. Нелинейно-оптическая диагностика сегнетоэлектрических тонких пленок и наноструктур для микроэлектроники
- 2. Повышение качества материалов Параметры
- 3. МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СЭ
- 4. ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ГАРМОНИКИ: БАЗОВЫЙ ФОРМАЛИЗМ
- 5. Методика генерации второй гармоники наличие нецентросимметричной среды
- 6. Вторая гармоника и переключение поляризации Ebg2ω
- 7. БАЗОВАЯ СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА Поликристаллические пленки
- 8. PbxZr0.53Ti 0.47O3 x=1 ÷ 1.3 СКАНИРУЮЩАЯ МИКРОСКОПИЯ ВГ
- 9. Пространственное разрешение методики ограничено размером
- 10. СКАНИРУЮЩАЯ МИКРОСКОПИЯ ВГ
- 11. BST-25нм BST-65 нм Нелинейно-оптические исследования процессов переключения
- 12. С ростом толщины пленки и частоты
- 13. U = 0 NBFO2 NBFO2 NBFO4 NBFO1
- 14. Частотные зависимости Bi0.98FeNd0.02O3 (NBFO) df
- 15. Bi0.98FeNd0.02O3 (NBFO) f = 10 мГц
- 16. Описание образцов Методика изготовления: ВЧ-распыление
- 17. Nd0.02Bi0.98FeO3 BaSrTiO3 Чистые пленки 100 нм: Интенсивность
- 18. Мультиферроидные структуры сегнетоэлектрик/мультиферроик С уменьшением
- 19. МИКРОСКОПИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ВГ PbxZr0.53Ti 0.47O3 x=1 ÷ 1.3
- 20. 4 7 x
- 21. Нелинейно-оптическая микросокпия (дальнепольная), оценка эффективности переключения.
- 22. СХЕМА ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ: ДВА ТИПА ИМПУЛЬСОВ
- 23. ПОЛЯРИЗАЦИОННЫЕ ДИАГРАММЫ ВГ
Слайд 1
НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКАЯ ДИАГНОСТИКА СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ТОНКИХ ПЛЕНОК И НАНОСТРУКТУР ДЛЯ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Слайд 2
Повышение качества материалов
Параметры доменной структуры
Динамика переключения поляризации
Размерные эффекты
Технологии изготовления новых типов
Диагностика сегнетоэлектрических свойств наноструктур
Тонкие пленки
Наноструктуры
Создание эффективных неразрушающих методик экспериментального исследования параметров сегнетоэлектрических пленок и наноструктур, используемых в устройствах микро- и наноэлектроники.
АКТУАЛЬНОСТЬ
Слайд 3
МЕТОДЫ ДИАГНОСТИКИ СЭ МАТЕРИАЛОВ И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В МИКРОЭЛЕКТРОНИКЕ
FRAM
Ferroelectric Random
1010 циклов считывания/записи
время хранения информации
– более 10 лет
Электрооптические модуляторы
Конденсаторы
Фазовращатели
Частотные фильтры
Оптические процессоры
Микроактюаторы
Диагностика СЭ материалов
Рентгеноструктурный анализ
Электронная микроскопия
Сканирующая зондовая микроскопия
Эллипсометрия
Рамановская спектроскопия
Люминесценция
Применение СЭ материалов в микроэлектронике
Слайд 4
ГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ГАРМОНИКИ: БАЗОВЫЙ ФОРМАЛИЗМ
Симметрия
Свойства поверхностей и
границ раздела
Объемные и поверхностные
фазовые переходы
Параметры доменной структуры
Слайд 5Методика генерации второй гармоники
наличие нецентросимметричной среды
P= 0 ⇒
P≠ 0 ⇒ IВГ ≠ 0
Эффективная методика при исследовании переключения поляризации
Слайд 6Вторая гармоника и переключение поляризации
Ebg2ω и P0 – вклады непереключаемой
P(E) – переключаемая СЭ поляризация;
ξ ~ коэффициент пропорциональности, зависящий от факторов Френеля и нелинейной восприимчивости.
E. D. Mishina, N. E. Sherstyuk, V.I. Stadnichuk, A.S. Sigov, V.M. Mukhorotov, Yu.I. Golovko, A. van Etteger, Th. Rasing, Appl. Phys. Lett. 83, 2402 (2003)
Поляризованный сегнетоэлектрик –
Нецентросимметричный материал
В случае, когда ξP(E) >> P0, петли симметричны относительно нулевого напряжения. Уменьшение переключаемой части поляризации относительно непереключаемой приводит к асимметризации петли вплоть до вырожденного „квазилинейного“ типа.
Слайд 7БАЗОВАЯ СХЕМА ЭКСПЕРИМЕНТА
Поликристаллические пленки
PbХZr0.53Ti0.47O3
Метод изготовления –
золь-гель
df = 200
То = 6500С
Эпитаксиальные пленки
Ba0,7Sr0,3TiO3 @ MgO(100)
Метод изготовления –
магнетронное напыление
df = 6 ÷ 240 нм
ТС = 150С
Слайд 9
Пространственное разрешение методики
ограничено размером лазерного пятна
на поверхности образца (50
СКАНИРУЮЩАЯ МИКРОСКОПИЯ ВГ
Слайд 11BST-25нм
BST-65 нм
Нелинейно-оптические исследования процессов переключения в тонких сегнетоэлектрических пленках BST
Исследована серия
Петли имеют симметричный вид:
Доля непереключаемой поляризации стремится к нулю
НО гистерезис появляется только на малых частотах
1. BaSrTiO3
Полученные методом ГВГ результаты соответствуют электрофизическим измерениям, проведенным В.М, Мухортовым (ЮНЦ РАН)
Слайд 12
С ростом толщины пленки и частоты переменного электрического поля для всех
Диэлектрические потери рассчитаны
как площадь под зависимостью Р(Е)
Оценка параметров переключения в зависимости от частоты приложенного поля
Аппроксимация экспериментальных зависимостей соотношением
1. BaSrTiO3
BST-25нм
BST-65 нм
Слайд 13U = 0
NBFO2
NBFO2
NBFO4
NBFO1
Нелинейно-оптические исследования процессов переключения в тонких сегнетоэлектрических пленках NBFO
2.
Не когерентная -> непереключаемая
-> шероховатость -> широкая индикатриса рассеяния
Подтверждено AFM
Слайд 14
Частотные зависимости
Bi0.98FeNd0.02O3 (NBFO)
df = 35 нм
Зависимости интенсивности ВГ от приложенного
Значительная доля непереключаемой поляризации
С ростом частоты приложенного поля уменьшаются диэлектрические потери в структуре.
С ростом частоты уменьшается ε, доля непереключаемой поляризации практически не изменяется
2. NdBiFeO3
Слайд 15Bi0.98FeNd0.02O3 (NBFO)
f = 10 мГц
Толщинные зависимости
Аппроксимация
Заметное уменьшение доли непереключаемой поляризации
Уменьшение диэлектрической проницаемости с увеличением толщины пленки, что соответствует данным электрофизических измерений
2. NdBiFeO3
Слайд 16
Описание образцов
Методика изготовления: ВЧ-распыление
(В.М. Мухортов, ЮНЦ РАН)
U = ±10 В
E
Тонкие сегнетоэлектрические и
мультиферроидные пленки
Мультислойные структуры
«сегнетоэлектрик/мультиферроик»
1D и 2D фотоннокристаллические структуры на основе СЭ пленок
Методика изготовления: травление фокусированным ионным пучком (МГТУ МИРЭА)
4. BaSrTiO3 /ФК
1. BaSrTiO3
2. NdBiFeO3
3. NdBiFeO3 /BaSrTiO3
Слайд 17Nd0.02Bi0.98FeO3
BaSrTiO3
Чистые пленки 100 нм:
Интенсивность ВГ в BST в 20 раз выше,
Мультислойные структуры (N=5, толщина =20 нм):
Несимметричная петля
Низкий уровень Ebg
Nd0.02Bi0.98FeO3 /BaSrTiO3
Комнатная температура
Напряжение, В
Интенсивность ВГ, фот./сек.
3. NdBiFeO3 /BaSrTiO3
Вклад BST выше NBFO -> н/о отклик структуры
определяется свойствами BST
Слайд 18
Мультиферроидные структуры сегнетоэлектрик/мультиферроик
С уменьшением общей толщины возрастает асимметрия НО отклика -
Та же тенденция проявляется на частотных зависимостях.
3. NdBiFeO3 /BaSrTiO3
Слайд 20
4
7 x 5 пикс.
-6
-4
-2
0
2
6
5000
10000
15000
20000
25000
x178y324
x179y324
x180y324
Напряжение (В)
(х1, у1)
(х1+1,
(х1+2, у1)
(х2, у2)
(х2-3, у2)
(х1, у1)
(х1+1, у1)
(х1+2, у1)
(х2-2, у2)
Итенсивность ВГ (отн. ед.)
Итенсивность ВГ (отн. ед.)
Напряжение (В)
Напряжение (В)
Поляризация (отн. ед.)
б)
в)
а)
МИКРОСКОПИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ВГ
Слайд 21Нелинейно-оптическая микросокпия (дальнепольная),
оценка эффективности переключения.
BST/NBFO
электро-индуцированная ВГ
3. NdBiFeO3 /BaSrTiO3
Слайд 22СХЕМА ИЗМЕНЕНИЯ ВНЕШНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ: ДВА ТИПА ИМПУЛЬСОВ
Напряжение (В)
Время (нс)
Время (нс)
Напряжение
Слайд 24
Временное разрешение методики ограничено пределом временного разрешения системы детектирования (τpc =
ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ВНЕШНЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
