Исследование внутренних механических напряжений, возникающих в структурах Si-SiO2-ЦТС

Abstract

В работе описываются исследования направленные на выявление механизмов роста сегнетоэлектрических тонких пленок цирконата-титаната свинца (ЦТС) на окисленных кремниевых подложках. Показано, что скорость роста сегнетоэлектрической пленки составляет порядка 15-18 нм/мин, а пленки формируются по механизму Странски-Крастанова. Приведены результаты теоретических исследований внутренних механических напряжений, возникающих в связи с разницей в коэффициентах термического расширения материалов кремниевой подложки, подслоя оксида кремния и пленки ЦТС. Представлены результаты экспериментальных исследований внутренних механических напряжений, показавшие их хорошее совпадение с результатами расчетов в диапазоне толщин пленок ЦТС 100-300 нм.

The investigations directed on identification of growth mechanisms of ferroelectric thin films of lead zirconate titanate (PZT) on the oxidized silicon substrates are described in the work. It is shown that the growth rate of a ferroelectric film is equal to about 15-18 nm/min, and films are formed by the Stransky-Krastanov mechanism. Results of the theoretical study of the internal mechanical stresses arising because of the difference in the coefficients of thermal expansion of materials of a silicon substrate, oxidized silicon underlayer and a PZT film are given. Results of the pilot studies of internal mechanical stresses which coincide with the calculated results in the thickness range of PZT films of 100-300 nm are presented.