Исследованы некоторые свойства пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС), сформированных на окисленных кремниевых подложках. Пленки получены по разработанной технологии. Образцы сегнетоэлектрических пленок ЦТС состава Pb(Ti х ,Zr 1-х)O 3 были получены методом высокочастотного реактивного плазменного распыления в кислородной атмосфере на установке «Плазма 80-СЭ». Пленки напылялись на окисленные кремниевые пластины марки КЭФ-4,5, кристаллографической ориентации <111> и толщиной 380 мкм. Толщина пленки SiO 2 составляла 150±20 нм, что обеспечивало минимизацию токов утечки с сегнетоэлектрической пленки на подложку. Толщина пленки ЦТС составляла 1,48+0,18 мкм. С помощью рентгенофазового анализа установлено, что пленки имеют фазу ЦТС. Кристаллическая фаза ЦТС соответствует химической формуле Pb(Ti 0,5 ,Zr 0,5)O 3. На поверхности пленок ЦТС методом термического испарения в вакууме формировалась контактная металлизация. Формирование металлизации позволило проверить адгезионные свойства системы подложка (с подслоем SiO 2)-пленка ЦТС-металлические контакты. Адгезия свойства пленок ЦТС к поверхности оксида кремния позволяла выдерживать напряжения на разрыв равное 3,5*10 4 кг/м 2. Электрофизические свойства сегнетоэлектрических материалов исследовались по методу Сойэра-Тауэра. Были исследованы петли гистерезиса образцов пленок ЦТС для трех частот-0,1; 1,0 и 10,0 Гц и влияние процесса «поляризации» на сегнетоэлектрические характеристики пленок. Показано, что наибольшее значение поляризации равное 0,0015 Кл/м 2 проявляется у образцов, исследованных на частоте 0,1 Гц, а наибольший вклад в поляризацию образцов вносят «медленные» домены. Разработана конструкция сенсора для исследования его чувствительности на воздействии амплитуды и частоты вибраций. Испытания сенсора проходили на электродинамическом стенде ВСВ-206200. Сенсор испытывался на воздействие ускорений от 0,08 до 5g в диапазоне частот от 2 до 90Гц. Показано, что чувствительность в диапазоне частот от 2 до 5 Гц составляла 60-75 пКл/g. В указанном диапазоне частот чувствительность сенсора от величины ускорения не зависит. Сделан вывод о возможном практическом применении разработанных сенсоров. Цирконат-титанат свинца; сегнетоэлектрики; высокочастотное реактивное распыление; поляризация; сенсор вибрации.

Ferroelectric thin films of lead zirconate titanate (PZT) are important is creation of ferroelectric MEMS, memory devices, sensors of physical quantities and converters energy. The thermal annealing is used to obtain satisfactory electro-physical parameters and optimal crystal structure PZT films. The rapid thermal annealing (RTA) in comparison with isothermal annealing has a possibility of selective annealing of individual layers of the multilayer PZT composition by selecting appropriate temperature and duration of the RTA. The purpose of this work is to study the phase-structural state of PZT films formed by high-frequency reactive plasma sputtering and subjected to rapid thermal annealing by halogen lamps. The PZT thin films with a thickness of 1.0 ± 0.1 µm were deposited by oxygen atmosphere high-frequency reactive plasma sputtering on silicon (100) substrates and silicon substrates with SiO2 on surface. After applying, PZT film underwent RTA at temperatures of 600-800 °C and with speed 60 degrees/s. With X-ray phase analysis, the structure-phase composition of the PZT film is revealed. Besides that, the effect of RTA was investigated using electron microscopy. It is established that temperature change at RTA leads to a qualitative change in the phase-structural state of the PZT films as compared to their initial state. This gives a chance to use RTA in formation of the PZT films with given parameters.

In this paper, we consider the technological features of the formation of thin ferroelectric films of lead zirconate titanate (PZT) by the method of plasma high-frequency reactive sputtering. The crystal structure, morphology and elemental composition of films deposited on silicon and oxidized silicon substrates are investigated. It is shown that the obtained PZT films have a perovskite structure and are polycrystalline with a predominant crystallite growth in the (110) direction. An automated test bench has been designed and manufactured for measuring the electrophysical parameters of ferroelectric films. The measured CV characteristics of the Ni/PZT/Si structure show the hysteresis caused by the polarization of the PZT film. It is noted that the asymmetry of the dependence of the spontaneous polarization on the applied voltage can be caused by the presence of surface states at the PZT/Si interface.