Metallorganisch chemische ... - JUWEL - Forschungszentrum Jülich

3.2 Schichtanalyse and Charakterisierung 55
Bei der Untersuchung der SrTa2O6 Proben wurde eine Schattenmaske verwendet. Das Aufbringen
der Elektroden ist wesentlich zeitsparender, dafür unterliegen die Strukturgrößen einer
größeren Schwankung, je nachdem wie die Proben in den Halter eingespannt wurden. Im
Vergleich mehrerer Messungen der mittleren Elektrodengröße wurde eine Abweichung von
≤5% gefunden.
Prinzipiell wurden die Proben thermisch nachbehandelt, um Schäden, die durch das Sputtern
in der Schicht hervorgerufen wurden, auszugleichen. Die Temperatur beim Ausheizen sollte
niedriger, als die Wachstumstemperatur der Schichten sein, um die bestehende Kristallstruktur
nicht zu beeinflussen. Meistens wurde eine Temperatur von 550°C für 20Minuten unter
Sauerstoff gewählt.
Bei den auf Platin abgeschiedenen MIM Strukturen wurde die Grundelektrode in der Regel
mit einer HNO3/HF/H2O (1:1:4) Lösung an einer Ecke der Probe freigelegt. Bei den auf p-Si
abgeschieden MIS Strukturen wurde das Schichtpaket an einer Ecke mit einem Diamantschneider
mechanisch aufgeraut. Anschließend wurde zur Kontaktierung eine flüssige GaIn
Legierung aufgebracht. (Dieselbe Prozedur wurde übrigens auch bei der Kontaktierung der
Grundelektrode von einigen STA Proben verwendet, bei denen es nach dem Tempern nicht
möglich war die Schicht wegzuätzen).
Die so hergestellten Proben können als Plattenkondensatoren angesehen werden, da die laterale
Ausdehnung der Elektroden der Schichtdicke bei weitem überwiegt. Aus der Kapazität
lässt sich die Permittivität εr bestimmen:
C ⋅t
ε r =
3.14
⋅ A
ε 0
Hierbei sind t die Dicke der isolierenden Schicht und A die Fläche der Topelektrode. Die hier
durchgeführten Charakterisierungen beinhalten Messungen der spannungsabhängigen Kapazität,
C-V Kurven, des Verlustfaktors, tanδ, und des spannungs- bzw. feldabhängigen Leckstroms,
I-V Kurven.
a) Messungen der Kapazität
Zur Bestimmung der Kapazität und des Verlustfaktors tanδ wurde eine LCR-Messbrücke
HP4284A von Hewlett Packard [81] verwendet. Um gegenseitige Störungen des Messsignals,
insbesondere bei hohen Frequenzen auszuschließen, wurde die Vierleitertechnik angewendet,
womit Phasenfehler durch die Zuleitung zur Probe vermieden werden können, siehe Abbildung
3.18.
Abbildung 3.18: Funktionsprinzip
der LCR Messbrücke
HP4284A. Der Bias
Spannung ist eine AC-
Messspannung überlagert.
Die zu messende Probe
wird mit CP bezeichnet.