Сегнетоэлектричество

Особенности границы раздела пленки Ba$_{0.8}$Sr$_{0.2}$TiO$_3$ с поверхностью Si(100)

А. Т. Козаков^a, А. В. Никольский^a, В. М. Мухортов^b, Ю. И. Головко^b, А. А. Скрябин^a, Д. В. Стрюков<sup>b

a</sup> Научно-исследовательский институт физики Южного федерального университета, Ростов-на-Дону, Россия
^b Южный научный центр РАН, Ростов-на-Дону, Россия

Аннотация: Методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии исследованы химические связи на границе раздела между монокристаллической поверхностью кремниевой подложки ($p$- и $n$-типа) и пленкой Ba$_{0.8}$Sr$_{0.2}$TiO$_3$ (BST) – гетероструктур Si(100)/Ba$_{0.8}$Sr$_{0.2}$TiO$_3$, которые создавались при распылении керамической мишени Ba$_{0.8}$Sr$_{0.2}$TiO$_3$ в высокочастотном $\gamma$-разряде при повышенном давлении кислорода ($\sim$ 1 Torr) на установке “Плазма 50 СЭ”. Рентгендифракционные исследования показали наличие в пленках двух ориентаций кристаллитов [001] и [011]. Объемная доля кристаллитов BST с ориентацией [001] составляет 96% для подложки Si $n$-типа и 97% для подложки Si $p$-типа. Объемная доля кристаллитов BST с ориентацией [011] составляет 4% для подложки Si $n$-типа и 3% для подложки Si $p$-типа. Рентгеноэлектронные исследования показали, что 46% атомов кремния на границе раздела связаны с кислородом, принадлежащем BST-структуре; 18% атомов кремния относятся к слою SiO$_2$. Кроме того, на границе раздела имеются атомы титана и стронция химически связанные с атомами кремния и атомами кислорода BST-структуры. Граница раздела Si/BST является резкой и при толщине $\sim$ 6 $\mathring{\mathrm{A}}$ уже полностью сформирована.

Ключевые слова: рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия, химические связи, интерфейс, поверхность, кремниевая подложка, кристаллиты.

Поступила в редакцию: 02.10.2023
Исправленный вариант: 02.10.2023
Принята в печать: 10.10.2023

DOI: 10.61011/FTT.2023.11.56553.217

Реферативные базы данных:

•