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

tel-00141132, version 1 - 11 Apr 2007
Chapitre 6 : Capacités MIM STO/BTO
100°C) ce qui est un intervalle intermédiaire entre la transition du STO et du BTO
habituellement observée.
Les résultats obtenus tendent à montrer que l’augmentation du nombre de bicouches permet
d’améliorer les résultats (diminution de la température de transition, augmentation de la
constante diélectrique) comme cela a déjà été observé dans la littérature (cf §1.2). Plus on
diminue la périodicité plus le BTO peut être contraint par le STO.
Nous avons comparé nos résultats au modèle des capacités en série comme l’ont fait Hayashi
et al. [4] et Pontes et al. [5]. Comme nous l’avons déjà vu auparavant, dans le cas de capacités
en série la constante diélectrique totale de l’empilement εT peut être relié aux constantes
diélectriques de chaque matériau constitutif de l’empilement par la relation suivante :
eT
⎛ e
= n
⎜
ε T ⎝ ε
BTO
BTO
e
+
ε
STO
STO
⎞
⎟
⎠
Équation 6-1
Où eT est l’épaisseur totale du multicouche (mesurée au MEB), n, le nombre de bicouches
(= 1, 2 ou 5), εBTO et eBTO respectivement la constante diélectrique et l’épaisseur d’une couche
de BTO et εSTO et eSTO respectivement la constante diélectrique et l’épaisseur d’une couche de
STO.
Nous avons calculé l’estimation de la constante diélectrique totale εT en considérant que
toutes les monocouches (STO et BTO) ont la même épaisseur (eT/(2n)). Les valeurs de
constante diélectrique de BTO et STO ont été prises égales aux valeurs obtenues lors des
essais préliminaires, soit εBTO = 120 et εSTO = 125. Le modèle donne alors εT = 122.
En comparant cette estimation aux valeurs obtenues à partir des mesures C(V) pour les trois
empilements on observe que seule la constante diélectrique de l’empilement composé de cinq
bicouches est plus élevée que la valeur estimée à partir du modèle des capacités en série.
En ce qui concerne les deux autres empilements, les valeurs de constante diélectrique sont
inférieures à l’estimation. Différents phénomènes peuvent influer sur la constante
diélectrique : Les contraintes présentes dans les couches vont avoir un effet bénéfique et la
présence d’interfaces en nombre vont au contraire avoir un effet néfaste sur la constante
diélectrique. Il existe alors une opposition entre l’effet des contraintes (positif) et celui des
interfaces (négatif). Dans le cas de l’échantillon (STO/BTO)5, l’effet des contraintes doit
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