Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

158 9 Zusammenfassung und Ausblick
terschieden werden: Bei Temperaturen unter 600°C beobachten wir eine homogene Nukleation
und bei Temperaturen oberhalb 600°C, wo die Oberflächendiffusion sehr viel schneller
wird, wurde heterogene Nukleation an den Korngrenzen des Platins beobachtet. Bei diesen
hohen Temperaturen wächst BST mit einer praktisch perfekten Faserstruktur auf Platin
. Diese Orientierungsbeziehung ist unabhängig von der, durch Änderung des Sr/Ba
Verhältnisses einstellbaren, Gitteranpassung an das Platin, und kann mit der für die MOCVD
spezifischen, durch Adsorbate veränderten Oberflächenenergie erklärt werden. HRTEM zeigt
perfekte Grenzflächen und das Verschwinden der bei tiefen Temperaturen beobachteten planaren
Defekte, d.h. Antiphasen- und Zwillingsgrenzen innerhalb der Körner. Die Schichten
wachsen mit sehr geringer Rauhigkeit, so dass bei dünnen Schichten die Rauhigkeit weitgehend
durch das platinierte Substrat bestimmt wird.
Die für die technische Anwendung interessante Darstellung der Kapazitätsdichte gegenüber
dem Leckstrom ist in Abbildung 9.1. zusammengefasst. Dazu werden die Leckströme, hier
bei ± 2V, sowohl vom positiven, als auch vom negativen Ast, gemittelt. Für die Kapazitätswerte
werden die Maximalwerte angegeben. Die Dicken der hier eingezeichneten, leicht titanreichen
BST/STO Filme variiert zwischen 15 und 125nm.
Abbildung 9.1: Leckstrom
bei gemittelter
Spannung von ± 2V gegenüber
der Kapazitätsdichte
im Überblick verschieden
dicker Schichten,
die bei unterschiedlichen
Temperaturen und
mit verschiedenem Aufbau
gewachsen wurden.
Trotz der ungewöhnlichen Zunahme des Leckstromes mit der Dicke kristalliner BST Schichten
bei Auftragung gegenüber dem angelegten Feld, zeigt die in Abbildung 9.1 gewählte Auftragung
für vorgegebene Spannung einen Anstieg des Leckstroms mit der durch eine Reduzierung
der Dicke erhöhten Kapazitätsdichte. Hier gilt es zu beachten, dass sich der Verlauf der
Kurven bei anderer vorgegebenen Spannung ändern kann. Zudem wird die effektive Kapazität
speziell bei den hoch-ε Perowskiten durch den Einfluss der Grenzschicht (‚deadayer’) begrenzt.
Im Wesentlichen befinden sich alle texturierten BST Filme innerhalb der eingezeichneten
Ellipse. Die STO Proben liegen bei niedrigeren Leckströmen, aber kleineren Kapazitätswerten.
Das bei 565°C abgeschiedene BST zeigt deutlich schlechteres Verhalten. Dies
korreliert mit den Untersuchungen der Mikrostruktur. Hier wurden polykristallines Wachstum
und planare Defekte innerhalb der Körner beobachtet. Bemerkenswert ist der Unterschied
zwischen normal gewachsenem BST und den hier erstmals untersuchten Mehrlagensystemen
mit der 2nm dicken STO Schicht an der Unterelektrode. Bei dicken Schichten, d.h. niedrigen
Kapazitätsdichten, ist die Grenzschicht gegenüber den reinen BST Schichten praktisch vernachlässigbar.
Jedoch ergibt sich bei dünnen Schichten (≤ 30nm) eine deutliche Erhöhung der