Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

5.3 Elektrische Eigenschaften 111
5.3.1 Einfluss von Abscheidtemperatur und Gr.-II/Ti Zusammensetzung
Die Dielektrizitätszahl εr ist stark von der Wachstumstemperatur und in geringerem Maße von
der Stöchiometrie abhängig (siehe Abbildung 5.37). Die unterschiedliche Kapazität bei tieferen
Temperaturen korreliert sehr gut mit den strukturellen Beobachtungen aus Kapitel 5.2.
Hier sind es vor allen Dingen die polykristallinen Proben (565°C Wachstumstemperatur), die
sich von den texturierten Schichten (595°C, 655°C) unterscheiden. Dieser Unterschied wird
vor allen Dingen bei dickeren Schichten bedeutsam.
A/C [m²/F]
100
80
60
40
20
0
565°C
595°C
655°C
0 20 40 60 80 100 120
Dicke [nm]
A/C [m²/F]
50
40
30
20
10
0
T = 595°C
Ti reich
stöchiometrisch
Gr.-II reich
0 20 40 60 80 100 120
Dicke [nm]
Abbildung 5.37: (a) Dickenabhängigkeit der reziproken Kapazität für titanreiche Schichten
die bei verschiedenen Temperaturen abgeschieden wurden. (b) Stöchiometrieabhängigkeit für
Schichten, die bei 595°C abgeschieden wurden.
Eine Übersicht der nach dem dead layer model separierten Bulk- und Grenzflächenkapazitäten
zeigt Tabelle 5.1. Dabei wird deutlich, wie die unterschiedliche Textur des Materials einen
Einfluss auf die Bulkpermittivität hat. Der Wert für die bei 565°C abgeschiedenen Schichten
liegt bei etwa 250 und steigt für die texturierten Proben auf über 800 [15, 114].
Wachstumst. [°C] Gr.-II/Ti εB εi/ti [nm -1 ]
565 0,90 – 1,05 250 ± 100 10 ± 3
595 0,93 – 0,97 750 ± 60 11 ± 3
595 0,98 – 1,02 800 ± 60 14 ± 3
595 1,03 – 1,11 400 ± 80 22 ± 5
655 0,91 – 0,95 750 ± 30 13 ± 4
655 0,97 – 1,03 830 ± 50 14 ± 4
655 1,03 – 1,10 500 ± 50 22 ± 6
Tabelle 5.1: Auswertung der verschiedenen Dickenserien nach dem dead layer model.
Der Vergleich verschieden stöchiometrischer BST Schichten, die bei 595°C abgeschieden
wurden (siehe Abbildung 5.37b) zeigt vor allen Dingen ein Anstieg der Grenzflächenkapazität
zu höherer Gr.-II Zusammensetzung. Der Unterschied in der Bulkpermittivität ist mit Vorsicht
zu genießen, da für Gr.-II reiche Proben nur sehr wenige und zudem nur sehr dünne Proben
vorlagen und bei den titanreichen Schichten große Schwankungen beobachtet wurden, die