Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

112 5 Schichteigenschaften - 1: (Ba,Sr)TiO3 (BST) auf Platin
auf einen Abfall der DK hindeuten. Erwähnenswert ist in diesem Zusammenhang, dass die
dünnsten Proben, die ohne Kurzschluss gemessen werden konnten, Dicken von ~8nm hatten
und Gruppe-II reich waren. Dies lässt sich u.U. durch die bei diesen Bedingungen sehr homogene
Oberflächenstuktur erklären (vergleiche mit Kapitel 5.2).
In nächsten Schritt (Abbildung 5.38) wird die Stöchiometrieabhängigkeit der effektiven DK
und des Verlustfaktors für ~30nm dicke Schichten zusammengefasst. Die polykristallinen
Filme, die bei 565°C gewachsen wurden, zeigen keine Abhängigkeit von der Filmzusammensetzung.
Dielektrizitätszahl [er]
300
250
200
150
100
50
565°C
595°C
655°C
0
0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15
(Gr-II/Ti)F
0,01
Verlustfaktor
0,001
565°C
595°C
655°C
0,85 0,9 0,95 1 1,05 1,1 1,15
(Gr-II/Ti)F
Abbildung 5.38: Abhängigkeit der Dielektrizitätszahl 30nm dicker Filme von der Wachstumstemperatur
und der Gr.-II/Titan Zusammensetzung. Auf der rechten Seite ist der Verlustfaktor
tanδ für die entsprechenden Proben dargestellt.
Oberhalb von 595°C wird zwischen Gr-II/Ti = 0,95 und 1,10 nur eine schwache Abhängigkeit
von der Titanzusammensetzung gefunden. Jedoch unterhalb von 0,95 beobachtet man eine
deutliche Reduktion der DK. Die Werte im stöchiometrischen Bereich steigen leicht mit höherem
Barium- und Strontiumgehalt. Gleiches kann für Proben bei 655°C gesagt werden, jedoch
liegen hier die absoluten Werte noch etwas darüber. Diese Unterschiede zwischen den
bei 595°C und 655°C hergestellten Schichten sind bei Benutzung des TRIJET Verdampfers
etwas größer als bei den mit dem ATMI Verdampfer hergestellten Schichten. Die zum Erreichen
der optimalen Schichteigenschaften benötigte, etwas höhere Temperatur könnte auf den
größeren Anteil an Lösungsmittel zurückgeführt werden.
Diese Beobachtungen des leichten Anstiegs der effektiven DK mit dem Gr.-II Gehalt stehen
scheinbar im Gegensatz zur Literatur [1, 134], wo über ein Maximum bei stöchiometrischer
Zusammensetzung berichtet wird. Hier zeigt sich jedoch der Einfluss der Dickenabhängigkeit,
die quantitative Vergleiche der Daten nur für Messungen über größere Dickenbereiche erlaubt.
Die Daten aus [1] beziehen sich auf 60nm dicke Schichten. Bei den hier betrachteten
etwa 30nm dicken Schichten überwiegt auch der Abfall der DK des massiven Materials, εB,
mit höherer Gr.-II Konzentration, während dies aber durch den Anstieg der Grenzflächenkapazität
kompensiert wird. Somit ergibt sich bei Berücksichtigung der Dickenabhängigkeit ein
konsistentes Bild.
Trotz der größeren Streuung der Werte erkennt man auch beim Verlustfaktor (Abbildung
5.38b) einige Tendenzen: Bei 655°C ist tanδ unabhängig von der Stöchiometrie und sehr
niedrig. Die Werte liegen i.A. zwischen 0,2 und 0,4%. Mit sinkender Abscheidetemperatur
steigt der Verlustfaktor etwas an und zeigt zusätzlich einen Anstieg mit dem Gr.-II Anteil.