Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет

1

1886

Технология формирования слоистых структур

феррит-сегнетоэлектрик

Мультиферроики

Материалы, обладающие пьезоэлектрическим или

электрострикционным эффектом

Материалы, обладающие

магнитострикционным эффектом

BiFeO3

Pb(Fe0.5Nb0.5)O3 YbMnO3

BiМnO3

LaMnO3

Однофазные мультиферроики,

обладающие магнитодиэлектрическим

эффектом

CoFe2O4

LiFe2O4

Y3Fe5O12

BaTiO3

PbZr1-xTixO3

Ba0.8Pb0.2TiO3

(1-x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O3]-x[PbTiO3].

Толщины слоев:BSTO: 0.5 – 1.5 мкмYIG: 5 – 8 мкмПодложка: 300 – 500 мкм

Способы формирования искуственных мультиферроидных сред

6

3,6 3,9 4,2 4,5 4,80,4

0,6

0,8

1,0

k2

k3k

, cm

-1

f, GHz

а

b

f

k1

Dielectric substrate

Ferroelectric Film

b

Dielectric substrate

Ferrite Film

Ferroelectric Film

Dielectric substrate

k,

1/cm

w, md1L, m

3 4 5 6 7 8

3,6

3,9

4,2

4,5

4,8 b

f, G

Hz

k, cm-1

1L

1L

a

4,64f=

k1

k2

k3

Электродинамическое взаимодействиеЭлектрическая и магнитная перестройка

дисперсионных кривых

7

Pt

ГГГЖИГ

ЖИГ

Pt

ГГГГГГ

ЖИГ

ЖИГ

ГГГ

БСТ

Cu

U

СВЧ

4,35 4,40 4,45

-20

-15

-10

U = 0 В U = 50 В U = 75 В U = 150 ВS

11, д

Б

f, ГГц

а б

Резонатор на основе структуры феррит-сегнетоэлектрик щелевая линия

1 – вакуумный колпак установки УВР3-29;2 – держатель и нагреватель подложек;

3 – порошковая мишень ( 120 мм)

9

20 30 40 500.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Inte

nsity

, a.u

.

deg

(100)

(110)

(111)

(200)

(а)

44 46 480.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

Inte

nsity

, a.u

.

deg

(б)

Дифрактограмма BSTO (x=0.5) пленки выращенной на ферритовой подложке.

0 20 40 60

0

20

40

60

YIGBSTO film

Co

nce

ntr

atio

n,

arb

.u

Depth, arb.u

Ti

Sr

Ba

Fe

Y

O

XPS спектр слоистой структурыBSTO/YIG/GGG

Характеристики исследованных образцовНомер обр. 225 223 575 85

Подложка LAO YIG поликор

Толщина пленки, м 0.950 0.75 0.4 0,9

Постоянная решетки d, А

3.982 3.954 3.962 3.981

(300K, 0 V) 2200 1545 1910 1575

tg(300K, 0 V) 0.005 0.011 0.017 0,018

Коэффициент управляемости K

(300K, 200V)

1.4 2.1 1.43 1.6

Установка для измерения диэлектрических характеристик и электропроводности

Планарный сегнетоконденсатор

13

Результаты измерений диэлектрических характеристик исследуемых пленок

Номер обр. 353S 353F

подложка сапфир (0.53мм) ГГГ (0.6мм)/ЖИГ (7 мкм)

Тощина пленки, мкм

0.59 0.82

C0, пФ 0.41 0.56

K 1.32 1.20

600 620

tg() 0.002 0.0014

-200 -100 0 100 200

0.4

0.5

0.6

U, V

C, p

F

100 150 200 250 300

0.63

0.70

0.77

T, K

C, p

F

-200 -100 0 100 2000.40

0.48

0.56

0.64

U, V

C, p

F

100 150 200 250 300

0.72

0.80

0.88

T, K

C, p

F

Вольт-фарадные характеристики и температурные зависимости емкости конденсатора на основе пленки 353S

Вольт-фарадные характеристики и температурные зависимости емкости конденсатора на основе пленки 353F

ВФХ конденсаторов в магнитном поле

8

Пленка Ba0,5Sr0,5TiO3 с содержанием Mn 15 вес.%

ВФХ структуры металл/BST(Mn)/GGGв магнитном поле