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
que celui du matériau massif. En outre, l’hypothèse Sm(Tg) = 0 est bien vérifiée, la valeur de
Tg déduite de l’équation 4-26 étant 983 K au lieu de 923 K. La valeur de la déformation Sm
issue de l’équation 4-26 sera donc utilisée dans ce qui suit.
2.3.4. Comparaison modèle - expérience
Nous pouvons alors comparer le modèle de Pertsev et nos résultats expérimentaux concernant
la constante diélectrique du BTO. Le modèle est entièrement développé dans [9] et [11] et ne
sera pas détaillé ici. L’un des points importants du calcul est le fait que la polarisation Ps
donnée par Ps² = P1² + P2² correspond à la phase aa. Tous les paramètres de l’énergie de Gibbs
modifiée sont obtenus à partir des données concernant le matériau massif tel qu’il est décrit
dans [16].
Les courbes expérimentale et modélisée de la constante diélectrique en fonction de la
température de mesure sont présentées en Figure 4-23.
Précisons tout d’abord que les valeurs de constante diélectrique issues du modèle ont été
divisées par 4,41 pour être comparables aux données expérimentales. Cela s’explique par le
fait que nous avons d’abord essayé d’explorer les valeurs des paramètres de l’énergie de
Gibbs du BTO. Ces derniers ont été largement discutés dans la littérature pour le matériau
massif, de Merz en 1953 à Bell et Cross en 1984 [10,15-19]. Toutes les évaluations des
paramètres de l’énergie de Gibbs proposées sont incapables d’expliquer les faibles valeurs de
constante diélectrique observées pour les couches minces de BTO. Ainsi, ce modèle
n’explique pas les faibles valeurs des couches minces par rapport au BTO massif. Une bonne
manière d’expliquer cette diminution de la constante diélectrique est la taille de grain. En
effet, Hoffmann et Waser [20] ont observé que les films de BTO colonnaires (taille de grain
aux environs de 100 nm) présentent des constantes diélectriques deux fois plus élevées que les
couches composées de petits grains (taille de grain aux environs de 40 nm). Dans notre étude,
la taille de grain est estimée à 25 nm environ (d’après l’observation MEB de la Figure 4-24)
ce qui peut expliquer la faible valeur de constante diélectrique du BTO.
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