radioelectronicsИзвестия высших учебных заведений России. РадиоэлектроникаJournal of the Russian Universities. Radioelectronics1993-89852658-4794Saint Petersburg Electrotechnical Universityradioelectronics-79Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ РАДИОЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВENGINEERING DESIGN AND TECHNOLOGIES OF RADIO ELECTRONIC FACILITIESИсследование температурных зависимостей вольт-амперных характеристик тонкопленочных конденсаторов на основе твердых растворов титаната бария стронцияInvestigation of temperature dependent current-voltage characteristics of Ba0.5Sr0.5TiO3 thin filmsБелявскийП. Ю.BelyavskiyP. Y.pbeliavskiy@gmail.comПлотниковВ. В.PlotnikovV. V.bauhaus.1919.bela.lugosi@gmail.comСанкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)РоссияSaint Petersburg Electrotechnical University "LETI"Russian FederationСанкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики "ИТМО"РоссияITMO UniversityRussian Federation201628022016013843Copyright © Белявский П.Ю., Плотников В.В., 20162016Белявский П.Ю., Плотников В.В.Belyavskiy P.Y., Plotnikov V.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://re.eltech.ru/jour/article/view/79

Методом реактивного высокочастотного катодного распыления синтезированы пленки Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) на подложках из сапфира и гадолиний-галлиевого граната. Проведен ана-лиз вольт-амперных характеристик в температурном диапазоне с целью выяснения природы то-ков утечки в синтезированных диэлектриках. Установлено, что формирование токов утечки в указанных пленках происходит благодаря процессу переноса носителей заряда по типу эмиссии Шотки. Вольт-амперным методом определен ряд фундаментальных величин пленок BST: высота барьера Шотки; эффективная масса носителей заряда и динамическая диэлектрическая прони-цаемость. Установлено влияние материала подложки на электрофизические свойства пленок BST.

The Ba0.5Sr0.5TiO3 (BST) thin films were deposited via radio frequency cathode sputtering on sapphire (α-Al2O3) and gadolinium gallium garnet (GGG) substrates. The effect of substrate material on the leakage current and mechanism of conductivity in BST stacks has been studied by tempera-ture dependent (300…400 K) current-voltage characteristics. Lower leakage currents of BST/α-Al2O3 thin films were achieved compared with that of BST/GGG thin films, especially in the high field re-gion. The conduction mechanism of the deposited films is found to be of Schottky emission type for a wide range of applied fields on both substrates. Schottky barrier height, effective Richardson con-stant, effective mass of conduction electrons in dielectric, and dynamic dielectric constant within the bounds of thermionic emission theory were found.

Явления переносадиэлектрикмеханизмы проводимостиэмиссия ШоткиTransport PhenomenonDielectricConduction MechanismsSchottky EmissionReferencesПятаков А. П., Звездин А. К. Магнитоэлек-трические материалы и мультиферроики // Успехи физ. наук. 2012. Т. 182, № 6. С. 593-620.Пятаков А. П., Звездин А. К. Магнитоэлек-трические материалы и мультиферроики // Успехи физ. наук. 2012. Т. 182, № 6. С. 593-620.Чопра К. Л. Электрические явления в тон-ких пленках / пер. с англ. М.: Мир, 1972. 424 с.Чопра К. Л. Электрические явления в тон-ких пленках / пер. с англ. М.: Мир, 1972. 424 с.Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. 392 с.Шалимова К. В. Физика полупроводников. М.: Энергоатомиздат, 1985. 392 с.Liedtke R., Grossmann M., Waser R. Capaci-tance and Admittance Spectroscopy Analysis of Hy-drogen-degraded Pt/(Ba, Sr)TiO3/Pt Thin-Film Ca-pacitors // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77, № 13. P. 2045-2047.Liedtke R., Grossmann M., Waser R. Capaci-tance and Admittance Spectroscopy Analysis of Hy-drogen-degraded Pt/(Ba, Sr)TiO3/Pt Thin-Film Ca-pacitors // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77, № 13. P. 2045-2047.Chang S.-T., Lee J. Y. Electrical Conduction Mechanism in High-Dielectric-Constant (Ba0.5Sr0.5)TiO3 Thin Films // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 80, № 4. P. 655-657.Chang S.-T., Lee J. Y. Electrical Conduction Mechanism in High-Dielectric-Constant (Ba0.5Sr0.5)TiO3 Thin Films // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 80, № 4. P. 655-657.Leakage Mechanism of (Ba0.7Sr0.3)TiO3 Thin Films in the Low-Temperature Range / H. Yang, K. Tao, B. Chen et al. // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 81, № 25. P. 4817-4819.Leakage Mechanism of (Ba0.7Sr0.3)TiO3 Thin Films in the Low-Temperature Range / H. Yang, K. Tao, B. Chen et al. // Appl. Phys. Lett. 2002. Vol. 81, № 25. P. 4817-4819.Effect of Pt Bottom Electrode Texture Selec-tion on the Tetragonality and Physical Properties of Ba0.8Sr0.2TiO3 Thin Films Produced by Pulsed Laser Deposition / J. P. B. Silva, K. C. Sekhar, A. Almeida, J. A. Moreira, J. Martín-Sánchez, M. Pereira, A. Khodorov, M. J. M. Gomes // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112, iss. 4. P. 044105.Effect of Pt Bottom Electrode Texture Selec-tion on the Tetragonality and Physical Properties of Ba0.8Sr0.2TiO3 Thin Films Produced by Pulsed Laser Deposition / J. P. B. Silva, K. C. Sekhar, A. Almeida, J. A. Moreira, J. Martín-Sánchez, M. Pereira, A. Khodorov, M. J. M. Gomes // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112, iss. 4. P. 044105.Effect of Concurrent Mg/Nb-doping on Dielec-tric Properties of Ba0.45Sr0.55TiO3 Thin Films / F. Alema, M. Reich, A. Reinholz, K. Pokhodnya // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 114, iss. 8. P. 084102.Effect of Concurrent Mg/Nb-doping on Dielec-tric Properties of Ba0.45Sr0.55TiO3 Thin Films / F. Alema, M. Reich, A. Reinholz, K. Pokhodnya // J. Appl. Phys. 2013. Vol. 114, iss. 8. P. 084102.Izyumskaya N., Alivov Ya., Morkoc H. Ox-ides, Oxides, and More Oxides: High-Κ Oxides, Fer-roelectrics, Ferromagnetics, and Multiferroics // Crit. Rev. Solid. State and Mat. Science. 2009. Vol. 34, iss. 3-4. P. 89-179.Izyumskaya N., Alivov Ya., Morkoc H. Ox-ides, Oxides, and More Oxides: High-Κ Oxides, Fer-roelectrics, Ferromagnetics, and Multiferroics // Crit. Rev. Solid. State and Mat. Science. 2009. Vol. 34, iss. 3-4. P. 89-179.Wang Y.-P., Tseng T.-Y. Electronic Defect and Trap-Related Current of (Ba0.4Sr0.6)TiO3 Thin Films // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81, № 10. P. 6762-6766.Wang Y.-P., Tseng T.-Y. Electronic Defect and Trap-Related Current of (Ba0.4Sr0.6)TiO3 Thin Films // J. Appl. Phys. 1997. Vol. 81, № 10. P. 6762-6766.Deuterium-Induced Degradation of (Ba, Sr)TiO3 Films / J.-H. Ahn, P. C. McIntyre, L. W. Mirkarimi, S. R. Gilbert, J. Amano, M. Schulberg // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77, № 9. P. 1378-1380.Deuterium-Induced Degradation of (Ba, Sr)TiO3 Films / J.-H. Ahn, P. C. McIntyre, L. W. Mirkarimi, S. R. Gilbert, J. Amano, M. Schulberg // Appl. Phys. Lett. 2000. Vol. 77, № 9. P. 1378-1380.Improved Dielectric And Electrical Proper-ties of (Ba, Sr)TiO3 Thin Films Using Pt/LaNiO3 as the Top-Electrode Material / Y. H. Gao, J. L. Sun, J. H. Ma, X. J. Meng, J. H. Chu // Appl. Phys. A. 2008. Vol. 91. P. 541-544.Improved Dielectric And Electrical Proper-ties of (Ba, Sr)TiO3 Thin Films Using Pt/LaNiO3 as the Top-Electrode Material / Y. H. Gao, J. L. Sun, J. H. Ma, X. J. Meng, J. H. Chu // Appl. Phys. A. 2008. Vol. 91. P. 541-544.Enhanced Leakage Current Performance and Conduction Mechanisms of Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7/Ba0.5Sr0.5TiO3 Bilayered Thin Films / R. Li, S. Jiang, L. Gao, Y. Li // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112, iss. 7. P. 074113.Enhanced Leakage Current Performance and Conduction Mechanisms of Bi1.5Zn1.0Nb1.5O7/Ba0.5Sr0.5TiO3 Bilayered Thin Films / R. Li, S. Jiang, L. Gao, Y. Li // J. Appl. Phys. 2012. Vol. 112, iss. 7. P. 074113.Зи С. Физика полупроводниковых прибо-ров / пер. с англ. М.: Мир, 1984. Т. 1. 456 с.Зи С. Физика полупроводниковых прибо-ров / пер. с англ. М.: Мир, 1984. Т. 1. 456 с.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.