Cation ordering and ferroelectric properties of epitaxial Pb(SC, Ta)O3 thin films grown by pulsed laser deposition

Abstract

PbSc0.5Ta0.5O3 (PST) ist ein Beispiel für einen ferroelektrischen Relaxor mit zwei verschiedenen B-Platz-Kationen der Perwoskitstruktur, welche geordnet oder ungeordnet auf den B-Plätzen sitzen können. Außerdem ist PST ein Kandidat für ungekühlte Infrarotdetektor-Anwendungen. Die Abscheidung epitaktischer PST-Schichten auf verschiedenen Einkristallsubstraten bzw. epitaktischen Elektrodenschichten ist mittels der gepulsten Laserdeposition vorgenommen und untersucht worden. Unter optimierten Bedingungen konnten phasenreine Perowskitschichten abgeschieden werden. Deren Kristallstruktur und epitaktische Qualität wurden mittels Röntgenbeugung und Transmissionselektronenmikroskopie untersucht. Ferner wurde gefunden, dass der Grad der Kationenordnung und die Größe der geordneten Bereiche durch Änderung der Schichtdicke und durch elastische Spannungen beeinflusst werden konnte. Kationengerordnete epitaktische PST-Schichten mit guten ferroelektrischen Eigenschaften wurden ferner erfolgreich auf gepufferten Si(100)-Substraten hergestellt. Piezo- und dielektrische Nichtlinearitäten, sowie Phasenübergänge unterschiedlicher Ordnung in der Nähe der Raumtemperatur wurden beobachtet.