Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques ...

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 4 : Lien entre structure cristallographique et propriétés électriques
Où s est une déformation et σ une contrainte.
G * = G + s ⋅σ
+ s ⋅σ
+ s ⋅σ
Équation 4-19
1
1
2
2
Nous utilisons la notation de la matrice de Voigt et le référentiel cartésien orthogonal avec
l’axe x3 perpendiculaire à la surface du film.
L’approche phénoménologique de Pertsev est développée pour une croissance épitaxiale du
film sur le substrat. Nous avons tenté de montrer que le développement de Pertsev peut être
utilisé pour décrire nos empilements.
L’hypothèse principale de Pertsev réside dans le fait que la déformation dans le plan du BTO,
Sm, peut être décrite par l’équation qui suit :
m
( T ) = S ( T ) + ( −α
)( T T )
m
g
s
f
6
6
S α −
Équation 4-20
Où Tg est la température de croissance, αs et αf sont respectivement les coefficients de
dilatation thermique du substrat et du film.
Le formalisme de Pertsev a été appliqué à notre système afin d’expliquer le comportement de
la constante diélectrique du BTO en fonction de la température.
2.2. Conditions expérimentales
2.2.1. Les échantillons
Nous avons étudié deux empilements Pt/BTO/Pt/TiO2/SiO2/Si pour lesquels l’électrode
supérieure est réalisée par la technique du lift-off. Les conditions de dépôt du BTO sont celles
du BTO optimisé lors du plan d’expériences. Deux épaisseurs de BTO ont été étudiées :
100 nm et 400 nm. Le BTO est cristallisé grâce à un recuit à 650°C sous air pendant 30 min.
2.2.2. Techniques de caractérisation physico-chimique
Des analyses de diffraction X en mode θ-2θ ont été réalisées entre 10° et 100° avec une
mesure tous les 0,05°. Chaque mesure dure 4 s (« mesure longue »). L’intérêt de l’équipement
(anode tournante) utilisé pour ces analyses par rapport aux diffractomètres utilisés dans le
chapitre précédent (§ 1.4.3) réside dans sa précision. Il comporte un capteur incrémental qui
permet d’obtenir une précision mécanique réelle du dix millième de degré sur tout le cercle
g
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