RU162401U1 - POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR - Google Patents
POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR Download PDFInfo
- Publication number
- RU162401U1 RU162401U1 RU2015136172/07U RU2015136172U RU162401U1 RU 162401 U1 RU162401 U1 RU 162401U1 RU 2015136172/07 U RU2015136172/07 U RU 2015136172/07U RU 2015136172 U RU2015136172 U RU 2015136172U RU 162401 U1 RU162401 U1 RU 162401U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- film
- ferroelectric
- ferroelectric film
- porous
- ferroelectric capacitor
- Prior art date
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 title claims abstract description 17
- HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N lead zirconate titanate Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ti+4].[Zr+4].[Pb+2] HFGPZNIAWCZYJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052451 lead zirconate titanate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 10
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003361 porogen Substances 0.000 description 11
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 11
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 9
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 9
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 3
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N Acetamide Chemical compound CC(N)=O DLFVBJFMPXGRIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N dioxido(oxo)titanium;lead(2+) Chemical compound [Pb+2].[O-][Ti]([O-])=O NKZSPGSOXYXWQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 2
- 229910003421 Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004043 oxo group Chemical group O=* 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
- H01G7/00—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture
- H01G7/06—Capacitors in which the capacitance is varied by non-mechanical means; Processes of their manufacture having a dielectric selected for the variation of its permittivity with applied voltage, i.e. ferroelectric capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Ceramic Capacitors (AREA)
Abstract
Пористый сегнетоэлектрический конденсатор, содержащий нижний и верхний электроды, разделенные бездефектной кристаллической сегнетоэлектрической пленкой на основе цирконата-титаната свинца с равномерным включением пор, отличающийся тем, что сегнетоэлектрическая пленка имеет более высокую степень структурного совершенства и относительную пористость, достигающую 33%, при этом остаточная поляризация составляет не менее 24 мкКл/см, а коэрцитивное поле не превышает 70 кВ/см.A porous ferroelectric capacitor containing the lower and upper electrodes separated by a defect-free crystalline ferroelectric film based on lead zirconate titanate with a uniform inclusion of pores, characterized in that the ferroelectric film has a higher degree of structural perfection and a relative porosity of up to 33%, with a residual polarization is not less than 24 μC / cm, and the coercive field does not exceed 70 kV / cm.
Description
Полезная модель относится к области электрических устройств, а именно к электрическим конденсаторам с нелинейным диэлектриком, и может быть использована в технологии микроэлектронного производства пьезоэлектрических устройств микромеханики, а также разнообразных датчиков, преобразователей и пьезоэлектрических генераторов электрической энергии.The utility model relates to the field of electrical devices, namely to electric capacitors with non-linear dielectric, and can be used in the technology of microelectronic production of piezoelectric micromechanics devices, as well as a variety of sensors, converters and piezoelectric generators of electrical energy.
Известен сегнетоэлектрический конденсатор, содержащий нижний и верхний электроды, разделенные бездефектной кристаллической сегнетоэлектрической пленкой на основе цирконата-титаната свинца [Патент США №6337032 МПК H01L 21/02 от 08.01.2002 г. (аналог)].A known ferroelectric capacitor containing the lower and upper electrodes separated by a defect-free crystalline ferroelectric film based on lead zirconate titanate [US Patent No. 6337032 IPC H01L 21/02 of 08/08/2002 (analog)].
Недостатком аналога является малая толщина сегнетоэлектрической пленки. Как известно при формировании пленок цирконата-титаната свинца золь-гель методом типичная толщина слоя за одно нанесение, в зависимости от концентрации пленкообразующего раствора, составляет 25÷250 нм и ограничена растрескиванием плотной пленки в процессе дальнейшей термообработки (сушка, пиролиз и кристаллизация) из-за возникающих внутренних механических напряжений при ее усадке. По этой причине сегнетоэлектрические пленки обычно формируют многократным нанесением слоев. Однако, например, для применения в пьезоэлектрических микроэлектромеханических системах (МЭМС) требуются конденсаторы с толщиной сегнетоэлектрической пленки более 1 мкм. Изготовление пленок такой толщины путем многократного нанесения усложняет технологический процесс производства пьезоэлектрических устройств микромеханики. Одновременно с этим использование концентрированных пленкообразующих растворов приводит к усилению дефектообразования (появлению трещин) в процессе термообработки. Также известно, что приA disadvantage of the analogue is the small thickness of the ferroelectric film. As is known, during the formation of lead zirconate titanate sol – gel films by the method, the typical layer thickness per application, depending on the concentration of the film-forming solution, is 25–250 nm and is limited by cracking of the dense film during further heat treatment (drying, pyrolysis, and crystallization) due to for arising internal mechanical stresses during its shrinkage. For this reason, ferroelectric films are usually formed by repeated deposition of layers. However, for example, for use in piezoelectric microelectromechanical systems (MEMS), capacitors with a ferroelectric film thickness of more than 1 μm are required. The manufacture of films of this thickness by repeated deposition complicates the manufacturing process of piezoelectric micromechanical devices. At the same time, the use of concentrated film-forming solutions leads to increased defect formation (cracking) in the heat treatment process. It is also known that with
проведении одноэтапного процесса кристаллизации, после нанесения определенного количества слоев, максимальная толщина бездефектных пленок цирконата-титаната свинца составляет около 340 нм. Многоэтапная кристаллизация (например, каждые 5 нанесений) снимает это ограничение, однако кристаллиты (зерна перовскита) в пленке не всегда прорастают на всю толщину и могут формироваться в пределах кристаллизуемых слоев, образуя слоистую структуру. Таким образом, невозможно сформировать бездефектную сегнетоэлектрическую пленку необходимой толщины (1÷5 мкм).conducting a one-stage crystallization process, after applying a certain number of layers, the maximum thickness of defect-free films of lead zirconate titanate is about 340 nm. Multistage crystallization (for example, every 5 applications) removes this limitation, however, crystallites (perovskite grains) in the film do not always grow to the entire thickness and can form within the crystallized layers, forming a layered structure. Thus, it is impossible to form a defect-free ferroelectric film of the required thickness (1 ÷ 5 μm).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пористый сегнетоэлектрический конденсатор, содержащий нижний и верхний электроды, разделенные бездефектной кристаллической сегнетоэлектрической пленкой на основе цирконата-титаната свинца с равномерным включением пор [Stancu V. et al. Effects of porosity on ferroelectric properties of Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 films // Thin Solid Films. - 2007. - V. 515. - P. 6557-6561 (прототип)].The closest in technical essence and the achieved result is a porous ferroelectric capacitor containing the lower and upper electrodes separated by a defect-free crystalline ferroelectric film based on lead zirconate titanate with uniform inclusion of pores [Stancu V. et al. Effects of porosity on ferroelectric properties of Pb (Zr 0.2 Ti 0.8 ) O 3 films // Thin Solid Films. - 2007. - V. 515. - P. 6557-6561 (prototype)].
В прототипе увеличение толщины сегнетоэлектрической пленки реализовано посредством введения органических полимеров (порогена) в пленкообразующий раствор, а именно, поливинилпирролидона с молекулярным весом 25000. Сегнетоэлектрическую пленку необходимой толщины удается получить за счет того, что введенный пороген увеличивает вязкость наносимого пленкообразующего раствора. Равномерная пористая структура, формируемая в процессе термообработки за счет деструкции порогена, способствует релаксации внутренних механических напряжений. Однако, при введении более 10 масс. % поливинилпирролидона в прототипе имеет место образование пор увеличенного размера, что вызывает сильную усадку пленки в процессе кристаллизации (650°С), в результате чего толщина и относительная пористость пленки снижаются. Помимо этого недостатком прототипа является существенное снижение остаточной поляризации (до 8In the prototype, an increase in the thickness of the ferroelectric film is realized by introducing organic polymers (porogen) into the film-forming solution, namely, polyvinylpyrrolidone with a molecular weight of 25,000. The ferroelectric film of the required thickness can be obtained due to the fact that the introduced porogen increases the viscosity of the applied film-forming solution. A uniform porous structure formed during the heat treatment due to degradation of the porogen promotes relaxation of internal mechanical stresses. However, with the introduction of more than 10 mass. % of polyvinylpyrrolidone in the prototype there is an increase in pore size, which causes severe shrinkage of the film during crystallization (650 ° C), resulting in a decrease in the thickness and relative porosity of the film. In addition, the disadvantage of the prototype is a significant reduction in residual polarization (up to 8
раз) и увеличение коэрцитивного поля (до 1,5 раз) по сравнению с плотной пленкой.times) and an increase in the coercive field (up to 1.5 times) compared with a dense film.
В основу полезной модели положена задача увеличения толщины сегнетоэлектрической пленки при сохранении остаточной поляризации и незначительном увеличении коэрцитивного поля по сравнению с плотной пленкой.The utility model is based on the task of increasing the thickness of a ferroelectric film while maintaining residual polarization and a slight increase in the coercive field compared to a dense film.
Поставленная задача решается за счет того, что в пористом сегнетоэлектрическом конденсаторе, содержащем нижний и верхний электроды, разделенные бездефектной кристаллической сегнетоэлектрической пленкой на основе цирконата-титаната свинца с равномерным включением пор, согласно предложенной полезной модели, сегнетоэлектрическая пленка имеет более высокую степень структурного совершенства и относительную пористость, достигающую 33%, при этом остаточная поляризация составляет не менее 24 мкКл/см2, а коэрцитивное поле не превышает 70 кВ/см.The problem is solved due to the fact that in a porous ferroelectric capacitor containing the lower and upper electrodes separated by a defect-free crystalline ferroelectric film based on lead zirconate titanate with uniform inclusion of pores, according to the proposed utility model, the ferroelectric film has a higher degree of structural perfection and relative porosity reaching 33%, while the residual polarization is at least 24 μC / cm 2 and the coercive field does not exceed 70 kV / s m
Выполнение кристаллической сегнетоэлектрической пленки с более высокой степенью структурного совершенства позволяет не только избежать возникновения сильной усадки сегнетоэлектрической пленки, но и значительно уменьшить негативное влияние пор на сегнетоэлектрические свойства.The implementation of a crystalline ferroelectric film with a higher degree of structural perfection allows not only to avoid the strong shrinkage of the ferroelectric film, but also significantly reduce the negative effect of pores on the ferroelectric properties.
Выполнение сегнетоэлектрической пленки с относительной пористостью, достигающей 33%, позволяет существенно (в 2 и более раз по сравнению с плотной пленкой) увеличить толщину сегнетоэлектрической пленки.The implementation of a ferroelectric film with a relative porosity of up to 33% makes it possible to significantly (2 or more times in comparison with a dense film) increase the thickness of the ferroelectric film.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором схематично изображен пористый сегнетоэлектрический конденсатор.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which schematically shows a porous ferroelectric capacitor.
Пористый сегнетоэлектрический конденсатор содержит нижний 1 и верхний 2 электроды, разделенные бездефектной кристаллической сегнетоэлектрической пленкой 3 на основе цирконата-титаната свинца. В объеме сегнетоэлектрической пленки 3 равномерно распределены поры 4.The porous ferroelectric capacitor contains the lower 1 and upper 2 electrodes separated by a defect-free crystalline
Сегнетоэлектрическая пленка 3 имеет более высокую степень структурного совершенства и относительную пористость, достигающую 33%.The
Пористый сегнетоэлектрический конденсатор работает следующим образом.A porous ferroelectric capacitor operates as follows.
При приложении механического напряжения (сжатия, растяжения или сдвига) к сегнетоэлектрической пленке 3 на гранях ее элементарных ячеек возникают электрические заряды противоположных знаков, и сегнетоэлектрическая пленка 3 в целом поляризуется, создавая между нижним 1 и верхним 2 электродами разность потенциалов, причем при изменении направления деформации изменяются и знаки зарядов (т.н. прямой пьезоэлектрический эффекте).When mechanical stress (compression, tension or shear) is applied to the
При приложении разности потенциалов между нижним 1 и верхним 2 электродами дипольные моменты элементарных ячеек сегнетоэлектрической пленки 3 ориентируются в направлении вектора напряженности внешнего электрического поля, и она поляризуется в соответствии с полярностью поданного напряжения. В результате поляризации происходит механическая деформация сегнетоэлектрической пленки 3, которая проявляется в виде изменения линейных размеров (сжатия или растяжения) вдоль вектора напряженности внешнего электрического поля (т.н. обратный пьезоэлектрический эффект).When applying the potential difference between the lower 1 and upper 2 electrodes, the dipole moments of the unit cells of the
На прямом пьезоэлектрическом эффекте основан принцип действия различных датчиков и пьезоэлектрических генераторов электрической энергии, а на обратном - принцип работы исполнительных элементов микроэлектромеханических систем и преобразователей.The principle of operation of various sensors and piezoelectric generators of electrical energy is based on the direct piezoelectric effect, and the principle of operation of the actuating elements of microelectromechanical systems and converters is based on the reverse.
Изготовление предлагаемой полезной модели может быть осуществлено (технически реализовано) следующим образом.The manufacture of the proposed utility model can be carried out (technically implemented) as follows.
Процесс изготовления пористого сегнетоэлектрического конденсатора начинают с приготовления безводного пленкообразующего раствора на основе цирконата-титаната свинца, осуществляемого, например, вThe process of manufacturing a porous ferroelectric capacitor begins with the preparation of an anhydrous film-forming solution based on lead zirconate-titanate, carried out, for example, in
соответствии со способом, описанным в Патенте РФ №2470866 от 27.12.2012 г.in accordance with the method described in the RF Patent No. 2470866 of 12/27/2012
Безводный пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца может дополнительно содержать, по меньшей мере, одну легирующую добавку (например, лантан или ниобий) для снижения токов утечки в сегнетоэлектрической пленке 3 за счет компенсации свободных носителей заряда (дырок).The anhydrous film-forming solution based on lead zirconate titanate may additionally contain at least one dopant (for example, lanthanum or niobium) to reduce leakage currents in the
В приготовленный безводный пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца вводят до 20 масс. % порогена в виде молекул органического полимера с амидными и/или метальными группами. Обычно используют поливинилпирролидон, поливинилацетамид, полиэтиленимин и полиэтиленгликоль с различным молекулярным весом. Выбор порогена и его молекулярного веса существенно влияет на структуру, механические и электрофизические свойства формируемой сегнетоэлектрической пленки 3, поэтому должен быть оптимизирован в соответствии с предназначением пористого сегнетоэлектрического конденсатора. Известно, что добавление поливинилпирролидона с высоким молекулярным весом (630000÷1300000) может привести к значительному увеличению толщины сегнетоэлектрической пленки 3, но существенно снижает остаточную поляризацию и увеличивает коэрцитивное поле. Если необходимо сохранить сегнетоэлектрические свойства, целесообразно использовать поливинилпирролидон с относительно низким молекулярным весом, например, 29000.In the prepared anhydrous film-forming solution based on lead zirconate-titanate, up to 20 masses are introduced. % porogen in the form of molecules of an organic polymer with amide and / or methyl groups. Typically, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetamide, polyethyleneimine and polyethylene glycol with different molecular weights are used. The choice of porogen and its molecular weight significantly affects the structure, mechanical and electrophysical properties of the formed
Для непосредственного изготовления пористого сегнетоэлектрического конденсатора берут подложку, на которой, при необходимости, формируют диэлектрический, адгезионный и барьерный подслои. Затем напыляют нижний электрод 1, например, из платины, зерна которой имеют строгую кристаллографическую ориентацию (111).For the direct manufacture of a porous ferroelectric capacitor, a substrate is taken on which, if necessary, a dielectric, adhesive and barrier sublayer is formed. Then the
Следующим этапом на нижний электрод 1 наносят безводный пленкообразующий раствор на основе цирконата-титаната свинца, например,The next step is applied to the
методом центрифугирования при скорости вращения 2500÷3000 об/мин. Затем полученный слой сушат при температуре 150÷250°С в течение 5 минут и подвергают пиролизу при температуре 350÷450°С в течение 10 минут. В результате этой операции формируется слой твердого раствора. После этого таким же образом сверху формируют остальные слои твердого раствора путем послойного нанесения, сушки и пиролиза безводного пленкообразующего раствора на основе цирконата-титаната свинца. Количество слоев твердого раствора зависит от необходимой толщины формируемой сегнетоэлектрической пленки 3. Затем производят кристаллизацию при температуре 600÷700°С в течение 15 минут для получения сегнетоэлектрической пленки 3.centrifugation method at a rotation speed of 2500 ÷ 3000 rpm Then the resulting layer is dried at a temperature of 150 ÷ 250 ° C for 5 minutes and subjected to pyrolysis at a temperature of 350 ÷ 450 ° C for 10 minutes. As a result of this operation, a layer of solid solution is formed. After that, in the same way, the remaining layers of the solid solution are formed from above by layer-by-layer deposition, drying and pyrolysis of an anhydrous film-forming solution based on lead zirconate-titanate. The number of layers of the solid solution depends on the required thickness of the formed
Изготовление пористого сегнетоэлектрического конденсатора заканчивается напылением на сегнетоэлектрическую пленку 3 верхнего электрода 2.The manufacture of a porous ferroelectric capacitor ends with sputtering on the
Так как сегнетоэлектрическая пленка 3 поликристаллическая, то для придания ей ярко выраженных пьезоэлектрических свойств производят предварительную поляризацию путем наложения сильного (20-30 кВ/см) электрического поля при повышенной температуре (ниже точки Кюри, зависящей от композиции и толщины, для тонких пленок цирконата-титаната свинца она лежит в пределах 350÷450°С) в течение длительного времени (нескольких часов). Под влиянием постоянного электрического поля все домены ориентируются в направлении вектора напряженности приложенного поля. После снятия внешнего электрического поля большая часть доменов удерживается в своем новом положении из-за внутреннего поля, которое возникает в результате параллельной ориентации направлений поляризации доменов.Since the
Введенный в безводный пленкообразующий раствор пороген позволяет в 2 и более раз по сравнению с плотной пленкой увеличить толщину сегнетоэлектрической пленки 3, при этом относительная пористость достигает 33%.The porogen introduced into the anhydrous film-forming solution allows increasing the thickness of the
В отличие от прототипа увеличение пористости прямо пропорционально концентрации введенного порогена и не приводит к снижению остаточной поляризации сегнетоэлектрической пленки 3, более того, наблюдается небольшой рост с максимумом в районе 7-14 масс. % поливинилпирролидона. Также с ростом концентрации порогена не происходит существенного увеличения коэрцитивного поля (см. таблицу).Unlike the prototype, the increase in porosity is directly proportional to the concentration of the introduced porogen and does not lead to a decrease in the residual polarization of the
Предотвращение сильной усадки и сохранение сегнетоэлектрических свойств объясняется тем, что реализуется другой механизм встраивания порогена. В прототипе присоединение поливинилпирролидона к частичноThe prevention of strong shrinkage and the preservation of ferroelectric properties is explained by the fact that another mechanism of incorporation of the porogen is implemented. In the prototype, the connection of polyvinylpyrrolidone to partially
1 Поливинилпирролидон с молекулярным весом 29000. 1 Polyvinylpyrrolidone with a molecular weight of 29,000.
2 Оценка выполнена по модели эффективной среды в приближении Лоренца-Лоренца. 2 Evaluation was performed according to the model of the effective medium in the Lorentz-Lorentz approximation.
3 При частоте 100 кГц. 3 At a frequency of 100 kHz.
гидролизованному триметаллическому комплексу, содержащему помимо оксогрупп гидроксильные группы, происходит за счет образования водородных связей между группами ОН и группами С=О порогена. В этом случае в процессе термообработки подавляются реакции конденсации и, как следствие, затруднен рост пространственной оксидной сетки цирконата-титаната свинца. В связи с тем, что при изготовлении предложенного пористого сегнетоэлектрического конденсатора используется безводный пленкообразующий раствор, присоединение поливинилпирролидона к триметаллическому комплексу осуществляется по донорно-акцепторному механизму между группами С=О порогена и металлами комплекса, что не создает препятствий для формирования разветвленной пространственной оксидной сетки цирконата-титаната свинца. Именно разветвленная оксидная сетка цирконата-титаната свинца, трансформируясь в процессе кристаллизации в более совершенные зерна перовскита, приводит к улучшению степени структурного совершенства кристаллической сегнетоэлектрической пленки 3, что в конечном итоге и приводит к уменьшению усадки и сохранению сегнетоэлектрических свойств. Под степенью структурного совершенства кристаллического материала понимается меньшее количество границ зерен, трудно детектируемых точечных и линейных дефектов и микровключений других фаз. Электрофизический метод измерения, являясь чувствительным даже к незначительному изменению кристаллической структуры, позволяет оценить степень структурного совершенства кристаллического материала, которая, очевидно, значительно выше, чем в прототипе.a hydrolyzed trimetallic complex containing hydroxyl groups in addition to oxo groups occurs due to the formation of hydrogen bonds between OH groups and C = O groups of the porogen. In this case, during the heat treatment, condensation reactions are suppressed and, as a result, the growth of the spatial oxide network of lead zirconate-titanate is difficult. Due to the fact that in the manufacture of the proposed porous ferroelectric capacitor an anhydrous film-forming solution is used, the connection of polyvinylpyrrolidone to the trimethallic complex is carried out by a donor-acceptor mechanism between C = O groups of porogen and complex metals, which does not create obstacles to the formation of a branched spatial oxide zirconate network lead titanate. It is the branched oxide network of lead zirconate titanate, which is transformed during the crystallization process into more perfect perovskite grains, which improves the degree of structural perfection of the crystalline
Таким образом, предложенная полезная модель позволяет увеличить толщину сегнетоэлектрической пленки без существенного снижения сегнетоэлектрических свойств и, следовательно, расширить область применения сегнетоэлектрических конденсаторов.Thus, the proposed utility model makes it possible to increase the thickness of a ferroelectric film without significantly reducing the ferroelectric properties and, therefore, expand the scope of ferroelectric capacitors.
Помимо этого, предложенная полезная модель позволяет улучшить пьезоэлектрические и пироэлектрические свойства, т.к. фактор качества и добротность обратно пропорциональны диэлектрической проницаемости, которая снижается более чем в 2 раза по сравнению с плотной пленкой.In addition, the proposed utility model improves piezoelectric and pyroelectric properties, because quality factor and quality factor are inversely proportional to dielectric constant, which decreases by more than 2 times compared with a dense film.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136172/07U RU162401U1 (en) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015136172/07U RU162401U1 (en) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU162401U1 true RU162401U1 (en) | 2016-06-10 |
Family
ID=56115914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015136172/07U RU162401U1 (en) | 2015-08-26 | 2015-08-26 | POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU162401U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111884616A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-03 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Substrate/piezoelectric material thin film structure and preparation method and application thereof |
-
2015
- 2015-08-26 RU RU2015136172/07U patent/RU162401U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111884616A (en) * | 2020-07-23 | 2020-11-03 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | Substrate/piezoelectric material thin film structure and preparation method and application thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5521957B2 (en) | Ferroelectric thin film and thin film capacitor using the ferroelectric thin film | |
| CN101691202B (en) | Method for preparing polyvinylidene fluoride piezo film with microstructure | |
| Cheng et al. | Thickness-dependent microstructures and electrical properties of PZT films derived from sol–gel process | |
| KR101471161B1 (en) | Piezoelectric element having β-phase PVDF film prepared by spray coating | |
| Zheng et al. | Structural and electrical properties of (Na0. 85K0. 15) 0.5 Bi0. 5TiO3 thin films deposited on LaNiO3 and Pt bottom electrodes | |
| CN111065681B (en) | Electroactive fluoropolymer-based formulation for actuator | |
| Zhang et al. | Enhanced pyroelectric and piezoelectric figure of merit of porous Bi0. 5 (Na0. 82K0. 18) 0.5 TiO3 lead‐free ferroelectric thick films | |
| RU162401U1 (en) | POROUS FERROELECTRIC CAPACITOR | |
| CN110527952A (en) | A kind of barium titanate/nickel acid lanthanum ferroelectric superlattice material and preparation method thereof | |
| Xie et al. | Effects of thermal anneal temperature on electrical properties and energy-storage density of Bi (Ni1/2Ti1/2) O3–PbTiO3 thin films | |
| KR101440484B1 (en) | Preparation method of β-phase PVDF film using spray coating | |
| Goh et al. | Effects of microstructure on the properties of ferroelectric lead zirconate titanate (PZT) thin films | |
| KR20140118724A (en) | Pzt-based ferroelectric thin film and method of forming the same | |
| KR101704180B1 (en) | Piezoelectric device using PVDF film bonded with azobenzene and manufacturing method thereof | |
| Lau et al. | Electrophoretic deposition and heat treatment of steel-supported PVDF-graphite composite film | |
| KR102141734B1 (en) | Flexible piezoelectric transducer having a chitin film | |
| KR101348902B1 (en) | Preparation method of generating element having b-phase pvdf film using spray coating | |
| JP2014187249A (en) | Method for manufacturing composition for ferroelectric thin film formation, and its use | |
| KR101384643B1 (en) | Generating element having b-phase pvdf film prepared by spray coating | |
| KR101469170B1 (en) | Preparing method of polycrystal lead titanate thick film and the polycrystal lead titanate thick film thereby | |
| Habibah et al. | Polarization-field hysteresis loop characteristic of nanostructured ZnO/MgO bilayer film based-MFIM capacitor | |
| Wang et al. | Characterization of PZT/PT multilayer thin film by sol–gel | |
| Chen et al. | Pyroelectric properties of polyvinylidene fluoride (PVDF) by Quasi Static method | |
| Halder et al. | Structural, dielectric and electromechanical study of Hf-substituted BaTiO 3 thin films fabricated by CSD | |
| Hoffmann et al. | Preparation and Aging Behavior of Chemical‐Solution‐Deposited (Pb (Mg1/3Nb2/3) O3) 1‐x–(PbTiO3) x Thin Films without Seeding Layers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20200827 |