Сегнетоэлектрические свойства пленок легированного ниобием танталата стронция-висмута

Исследованы характеристики сегнетоэлектрических тонких пленок танталата стронция-висмута (SBT) и легированного ниобием танталата стронция-висмута (SBTN), нанесенных методом высокочастотного магнетронного распыления на подложки Pt/TiO$_{2}$/SiO$_{2}$/Si. Для формирования структуры сегнетоэлектрика нанесенные пленки подвергались последующему отжигу при температуре 970–1070 K в атмосфере O$_{2}$. Результаты рентгеновской дифракции показали, что в отличие от пленок SBT, у которых формирование фазы Ауривиллиуса наблюдается только при температуре отжига 1050–1070 K, в пленках SBTN формирование фазы отмечено уже при температуре 970 K.
Установлены зависимости диэлектрической проницаемости, остаточной поляризации, коэрцитивной силы пленок SBT и SBTN от режимов последующего отжига. Обнаружено, что легирование ниобием пленок SBT позволяет практически в 3 раза увеличить остаточную поляризацию, примерно на 50 K увеличить температуру Кюри и повысить диэлектрическую проницаемость. В отличие от пленок SBT в случае пленок SBTN поляризация наблюдается уже при температуре отжига порядка 970 K.
Замена пленок SBT на SBTN при изготовлении конденсаторных модулей высокоплотной сегнетоэлектрической энергонезависимой помяти с произвольным доступом (FeRAM) позволяет понизить температуру синтеза с 1070 до 990–1000 K, что повышает совместимость с планарной технологией полупроводниковых приборов. Однако увеличение коэрцитивного поля делает легированные ниобием пленки SBT менее привлекательными для применения в FeRAM.