Etude de capacités en couches minces à base d'oxydes métalliques ...
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tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007<br />
Chapitre 6 : Capacités MIM STO/BTO<br />
100°C) ce qui est un intervalle intermédiaire <strong>en</strong>tre la transition du STO et du BTO<br />
habituellem<strong>en</strong>t observée.<br />
Les résultats obt<strong>en</strong>us t<strong>en</strong><strong>de</strong>nt <strong>à</strong> montrer que l’augm<strong>en</strong>tation du nombre <strong>de</strong> bi<strong>couches</strong> permet<br />
d’améliorer les résultats (diminution <strong>de</strong> la température <strong>de</strong> transition, augm<strong>en</strong>tation <strong>de</strong> la<br />
constante diélectrique) comme cela a déj<strong>à</strong> été observé dans la littérature (cf §1.2). Plus on<br />
diminue la périodicité plus le BTO peut être contraint par le STO.<br />
Nous avons comparé nos résultats au modèle <strong>de</strong>s <strong>capacités</strong> <strong>en</strong> série comme l’ont fait Hayashi<br />
et al. [4] et Pontes et al. [5]. Comme nous l’avons déj<strong>à</strong> vu auparavant, dans le cas <strong>de</strong> <strong>capacités</strong><br />
<strong>en</strong> série la constante diélectrique totale <strong>de</strong> l’empilem<strong>en</strong>t εT peut être relié aux constantes<br />
diélectriques <strong>de</strong> chaque matériau constitutif <strong>de</strong> l’empilem<strong>en</strong>t par la relation suivante :<br />
eT<br />
⎛ e<br />
= n<br />
⎜<br />
ε T ⎝ ε<br />
BTO<br />
BTO<br />
e<br />
+<br />
ε<br />
STO<br />
STO<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
Équation 6-1<br />
Où eT est l’épaisseur totale du multicouche (mesurée au MEB), n, le nombre <strong>de</strong> bi<strong>couches</strong><br />
(= 1, 2 ou 5), εBTO et eBTO respectivem<strong>en</strong>t la constante diélectrique et l’épaisseur d’une couche<br />
<strong>de</strong> BTO et εSTO et eSTO respectivem<strong>en</strong>t la constante diélectrique et l’épaisseur d’une couche <strong>de</strong><br />
STO.<br />
Nous avons calculé l’estimation <strong>de</strong> la constante diélectrique totale εT <strong>en</strong> considérant que<br />
toutes les mono<strong>couches</strong> (STO et BTO) ont la même épaisseur (eT/(2n)). Les valeurs <strong>de</strong><br />
constante diélectrique <strong>de</strong> BTO et STO ont été prises égales aux valeurs obt<strong>en</strong>ues lors <strong>de</strong>s<br />
essais préliminaires, soit εBTO = 120 et εSTO = 125. Le modèle donne alors εT = 122.<br />
En comparant cette estimation aux valeurs obt<strong>en</strong>ues <strong>à</strong> partir <strong>de</strong>s mesures C(V) pour les trois<br />
empilem<strong>en</strong>ts on observe que seule la constante diélectrique <strong>de</strong> l’empilem<strong>en</strong>t composé <strong>de</strong> cinq<br />
bi<strong>couches</strong> est plus élevée que la valeur estimée <strong>à</strong> partir du modèle <strong>de</strong>s <strong>capacités</strong> <strong>en</strong> série.<br />
En ce qui concerne les <strong>de</strong>ux autres empilem<strong>en</strong>ts, les valeurs <strong>de</strong> constante diélectrique sont<br />
inférieures <strong>à</strong> l’estimation. Différ<strong>en</strong>ts phénomènes peuv<strong>en</strong>t influer sur la constante<br />
diélectrique : Les contraintes prés<strong>en</strong>tes dans les <strong>couches</strong> vont avoir un effet bénéfique et la<br />
prés<strong>en</strong>ce d’interfaces <strong>en</strong> nombre vont au contraire avoir un effet néfaste sur la constante<br />
diélectrique. Il existe alors une opposition <strong>en</strong>tre l’effet <strong>de</strong>s contraintes (positif) et celui <strong>de</strong>s<br />
interfaces (négatif). Dans le cas <strong>de</strong> l’échantillon (STO/BTO)5, l’effet <strong>de</strong>s contraintes doit<br />
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