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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 1 : Problématique
Dans le cas d’une modélisation de type RC en parallèle, les pertes diélectriques sont définies
par la relation suivante :
δ
ω R
1
tan = Équation 1-14
p p C
Avec Rp, la résistance du circuit équivalent, Cp, sa capacité et ω la fréquence du signal
alternatif.
2.3.4. Tension continue et courants de fuite
Lorsqu’on applique une tension continue aux bornes d’un condensateur, des courants de fuite
apparaissent. Ces courants de fuite sont causés par différents types de défauts liés au
diélectrique lui-même ou à la structure du composant réalisé, qui vont permettre le passage
d’électrons. En cherchant l’origine des courants de fuite, les imperfections du condensateur
peuvent ainsi être déterminées.
Les courants de fuite dans un condensateur peuvent être principalement liés aux phénomènes
de conduction suivant :
• L’émission thermoélectronique ou effet Schottky (voie 1 de la Figure 1-10) : des
porteurs de charge sont injectés depuis l’électrode métallique dans le diélectrique en passant
au-dessus de la barrière de potentiel résultant de l’interface métal/diélectrique.
• Le courant tunnel ou effet Fowler-Nordheim (voie 2 et 3 de la Figure 1-10) : il s’agit
d’un effet quantique qui autorise un électron à franchir une barrière de potentiel supérieure à
son énergie. Les porteurs de charge se propagent d’une armature à l’autre du condensateur à
travers le diélectrique.
• L’effet Poole-Frenkel (Figure 1-11) : ce mécanisme dépend de la densité de défauts
(pièges) présents dans le diélectrique. Les électrons se propagent par sauts entre états localisés
dans la bande interdite du diélectrique. Ces états localisés sont supposés être des centres
ionisés (donneurs d’électrons). Cet effet résulte de l’abaissement de l’énergie d’ionisation Ei
de ces centres avec l’application d’un champ électrique.
• La limitation par charge d’espace : elle intervient lorsque le taux d’injection des
porteurs à l’interface métal/diélectrique est supérieur au taux maximum de transfert de ces
charges dans le diélectrique. Il y a alors création d’une zone de charge d’espace qui s’oppose
à l’injection de nouveaux porteurs.
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