Слоистая магнитострикционно-пьезоэлектрическая наноструктура на подложке

Полезная модель относится к области радиоэлектроники, ее новому направлению - наноэлектронике, в частности, к материалам для изготовления компонентов наноэлектронных приборов, таких как электрически перестраиваемые фильтры СВЧ, линии задержки СВЧ, фазовращатели др. Сущность полезной модели: материал является слоистой структурой на основе монокристаллической сапфировой подложки с нанесенными нанослоями сегнетоэлектрика и феррита. Технический результат: повышение качества магнитострикционно-пьезоэлектрических нанослоев за счет применения в качестве подложки монокристаллического сапфира с тетрагональной кристаллической структурой. В результате разработанная структура обладает малым эффектом несоответствия кристаллических решеток, что позволит получать качественные монокристаллические пленки, свойства которых будут сравнимы со свойствами объемных монокристаллов, и это приведет к увеличению МЭ эффекта.

Полезная модель относится к области радиоэлектроники, ее новому направлению - наноэлектронике, в частности, к материалам для изготовления компонентов наноэлектронных приборов, таких как электрически перестраиваемые фильтры СВЧ, линии задержки СВЧ, фазовращатели др., где необходимо наличие магнитоэлектрического (МЭ) эффекта. МЭ эффект заключается в намагничивании материала при воздействии на него внешнего электрического поля и появлении электрической поляризации при воздействии внешнего магнитного поля. Возможность взаимного преобразования полей делает такой материал перспективным для построения различных устройств наноэлектроники на его основе.

Известна структура - кремний на сапфире, в которой микро- или нанослои кремния, нанесены на подложку из монокристаллического сапфира. В данной структуре используется подложка из монокристаллического сапфира, обладающего кубической кристаллической структурой. Поскольку слой кремния имеет также кубическую симметрию, в результате получается слоистая структура с совершенными характеристиками. Кремний на сапфире широко используется в радиоэлектронике для изготовления полупроводниковых микро- и нанострукур. (см. http://www.psemi.com/articles/History_SOS_73-0020-02.pdf).

Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является МЭ нанокомпозиционная структура, содержащая монокристаллическую подложку с нанесенными на нее нанослоями сегнетоэлектрика и феррита.

(см. V.M.Petrov, G.Srinivasan, M.I.Bichurin, A.Gupta Theory of Magnetoelectric Effects in Ferrite Piezoelectric Nanocomposites // Phys. Rev. B 75, 224407 (2007). - прототип.

Недостатком прототипа является использование подложки, обладающей кубической симметрией, что приводит к несоответствию постоянных кристаллических решеток подложки и наносимых нанослоев.

Задачей полезной модели является создание слоистых композиционных магнитострикционно-пьезоэлектрических наноструктур на монокристаллической сапфировой подложке, обладающей тетрагональной структурой с целью получения качественных монокристаллических пленок, свойства которых будут сравнимы со свойствами объемных монокристаллов, и это приведет к увеличению МЭ эффекта.

Для решения данной задачи предложена магнитострикционно-пьезоэлектрическая структура (см. Фиг.1 - схема магнитострикционно-пьезоэлектрической структуры), состоящая из монокристаллической сапфировой подложки (1) с нанесенными слоями сегнетоэлектрика (2) и феррита (3).

Осуществление полезной модели основано на использовании в качестве подложки монокристалла сапфира, обладающего тетрагональной симметрией, поскольку широко известные сегнетоэлектрики с высокими пьезоэлектрическими свойствами обладают тетрагональной симметрией.

Более удобна для получения монокристаллического сапфира технология Степанова. Рост пластин по методу Степанова осуществляется преимущественно в плоскости монокристалла, обладающей тетрагональной симметрией. Такие подложки технологически наиболее оптимальные для последующего формирования на их рабочей поверхности сегнетоэлектрических пленок, кристаллическая структура которых близка к тетрагональной структуре сапфировых подложек. В этом случае уменьшается эффект несоответствия постоянных кристаллических решеток подложки и сегнетоэлектрика, что приводит к уменьшению искажений кристаллической структуры сегнетоэлектрика, улучшению качества наноструктур и увеличению величины МЭ эффекта.

Предлагаемая полезная модель позволяет получить следующий технический результат. Разработанная наноструктура обладает малым эффектом несоответствия кристаллических решеток, что позволит получать качественные монокристаллические пленки, свойства которых будут сравнимы со свойствами объемных монокристаллов, и это приведет к увеличению МЭ эффекта.

Слоистая магнитострикционно-пьезоэлектрическая наноструктура на подложке, состоящая из монокристаллической подложки с нанесенными нанослоями сегнетоэлектрика и феррита, отличающаяся тем, что подложка выполнена из монокристаллического сапфира, имеющего тетрагональную симметрию.