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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 5 : Influence du procédé d’élaboration des capacités sur leurs performances
10 -4 A/cm² à 0,7 MV/cm et 125°C, soit trois décades de plus que les mesures à température
ambiante).
Lors de l’injection via l’électrode supérieure, les caractéristiques diffèrent sensiblement : dans
le cas du Pt les courants atteignent 10 -4 A/cm² à 0,7 MV/cm et 125°C, alors que pour l’Au, ils
dépassent 10 -3 A/cm² même pour les températures les plus faibles. En effet, la structure
Au/STO/Pt présente des courants de fuite d’environ 10 -3 A/cm² à 125°C et à 0,4 MV/cm
seulement.
Dans le cas de l’Au (champ négatif), on distingue également nettement les seuils de
conduction au-delà desquels les courants de fuite augmentent rapidement : de 0,17 MV/cm à
125°C à 0,28 MV/cm à température ambiante.
Pour les valeurs de champ électrique élevées, les pentes des courbes, nettement supérieures à
celle des faibles champs, indiquent que le transport est plutôt le fait de charges injectées,
piégées ou relaxées dans les défauts structuraux.
2.4. Etudes des hauteurs de barrière
L’étude en température permet également de déterminer les hauteurs des barrières
métal/isolant. La méthode présentée s’appuie sur le fait que la conduction au travers du
diélectrique suit un régime Schottky (présenté au chapitre 1 §2.3.4) pour un intervalle de
champ précisé ultérieurement.
2.4.1. Méthodologie
Lorsque le courant de fuite traversant le diélectrique est dû à l’émission thermo-ionique des
porteurs de charge au travers de la barrière Schottky, il répond à la loi suivante :
1 2
⎡
3 ⎤
2 ⎛ W ⎛ ⎞
B ⎞ 1 q E
J = ⎜−
⎟ ⎢
⎜
⎟
S AT exp exp
⎥
Équation 5-4
⎝ kT ⎠ ⎢kT
⎣ ⎝ 4πε
rε
0 ⎠ ⎥⎦
où A est la constante de Richardson, WB la hauteur de barrière métal/isolant et k la constante
de Boltzmann.
La méthode consiste à linéariser la loi de Schottky (équation 5-4) pour extraire le paramètre
relatif à la hauteur de barrière WB.
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