Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich
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114 5 Schichteigenschaften - 1: (Ba,Sr)TiO3 (BST) auf Platin<br />
5.3.2 Einfluss der Ba / Sr Zusammensetzung<br />
Die Variation der BaxSr1-x Zusammensetzung ist im ganzen Bereich von 0 bis 1 möglich. Jedoch<br />
erfolgt bei Raumtemperatur für größere Bariumanteile als 70% der Phasenübergang zum<br />
Ferroelektrikum, zumindest in der massiven Keramik. Die Variationen beschränken sich daher<br />
auf einen Bereich zwischen 0 und 70%. Für die 70/30 Zusammensetzung werden neben<br />
der 50/50 Zusammensetzung in der Literatur zahlreiche Beispiele gefunden. Innerhalb der<br />
großen Streubreite der veröffentlichten Daten wird aber kein signifikanter Unterschied festgestellt.<br />
Dieses Kapitel konzentriert sich daher auf den Vergleich zwischen BST(70/30) und<br />
STO.<br />
a) C-V Charakteristik<br />
Abbildung 5.41 zeigt den typischen Verlauf einer 60nm dicken BST, bzw. STO Schicht. Bei<br />
gleicher Dicke vergrößert sich εr um einen 2,6fachen Wert. Allerdings ist, was auch deutlich<br />
wird, bei angelegter Spannung von z.B. 3V ist dieser Wert nur noch 1,6mal so groß. Die sog.<br />
´tunability´ zwischen 0 und 5V, die nach Gleichung 5.4 berechnet werden kann, liegt für STO<br />
bei 32% und für BST bei 60%.<br />
BST<br />
STO<br />
300<br />
250<br />
200<br />
150<br />
100<br />
50<br />
0<br />
-1000 -500 0 500 1000<br />
E [kV/cm]<br />
εr<br />
Abbildung 5.41: Vergleich<br />
von 60nm dickem<br />
Ba0,70Sr0,30TiO3 mit SrTiO3<br />
bei gleichem Gr.-II/Ti<br />
Verhältnis.<br />
In den nachfolgenden Abbildungen (5.42a, b) werden sowohl die STO, als auch die BST<br />
Schichten mit dem oben beschriebenen ´dead layer model´ ausgewertet. Die STO Schichten<br />
wurden bis zu einer Dicke von 150nm abgeschieden, während BST Proben nur bis 90nm vorlagen,<br />
was aber keinen Einfluss auf die Auswertung hat.<br />
A/C [m²/F]<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
STO, Ti reich<br />
STO, Gr-II reich<br />
(a) (b)<br />
y = 0,5227x + 7,9816<br />
y = 0,5319x + 6,8151<br />
0 50 100 150<br />
Dicke [nm]<br />
A/C [m²/F]<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
0<br />
BST, Ti reich<br />
BST, Gr-II reich<br />
y = 0,152x + 15,856<br />
y = 0,2043x + 11,84<br />
0 20 40 60 80 100<br />
Dicke [nm]<br />
Abbildung 5.42: Auftragung der inversen Kapazität sowohl titanreicher, als auch Gr.-II reicher<br />
STO und BST Filme, die bei 655°C deponiert wurden. Aus der Geradengleichung kann<br />
die Grenzschichtkapazität und die Bulkkapazität bestimmt werden.
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