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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 6 : Capacités MIM STO/BTO
1. Etat de l’art
1.1. Intérêt des multicouches STO/BTO
De nombreuses études ont été menées pour améliorer les propriétés électriques du BTO en
substituant d’autres cations à Ba et Ti. En particulier, lorsque Ba est remplacé par Sr dans la
solution solide (Ba,Sr)TiO3, la constante diélectrique augmente considérablement [1].
La préparation de systèmes artificiels constitués d’empilements de superréseaux BTO/STO
vise à contraindre les films de BTO afin de moduler leurs propriétés ferroélectriques [2].
En effet, à température ambiante le BTO est dans sa forme quadratique. Il présente une
distorsion ferroélectrique impliquant le déplacement des cations Ti 4+ et Ba 2+ par rapport aux
anions O 2- qui conduit à un moment dipolaire volumique. Cette distorsion correspond à une
différence de paramètres de maille de 1% entre l’axe a et l’axe c. Lorsque l’on combine des
films de BTO à des films de STO, il existe un désaccord de 3% entre leurs paramètres de
maille dans le plan (aBTO = 3,990 Å et aSTO = 3,905 Å). En changeant la périodicité et
l’épaisseur des couches lors de la réalisation d’un empilement (BTO/STO)n on peut donc faire
varier les contraintes. Cette modulation artificielle va permettre de faire varier les propriétés
diélectriques.
L’effet de contrainte dû au désaccord de paramètres de maille dans le plan est illustré par la
Figure 6-1. Il pourrait donner lieu à une augmentation du paramètre de maille c de BaTiO3 et
ainsi augmenter la constante diélectrique.
Figure 6-1 : Effet de la contrainte causée par le désaccord de paramètres de maille [2]
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