Ferroelektrische Eigenschaften von Kondensatoren mit epitaktischen BaTiO3-Dünnschichten

Trithaveesak, Opas; Waser, Rainer

doi:999

Ferroelektrische Eigenschaften von Kondensatoren mit epitaktischen BaTiO3-Dünnschichten

Trithaveesak, Opas (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Opas Trithaveesak

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

UmfangII, 113 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Univ., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak06

Hauptberichter/Gutachter
Waser, Rainer (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-12-14

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-9995
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/59775/files/Trithaveesak_Opas.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik (600000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Schichtkondensator (Genormte SW) ; Dünne Schicht (Genormte SW) ; Bariumtitanat (Genormte SW) ; Ferroelektrikum (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Epitaktische BaTiO3-Dünnschichten (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Kurzzusammenfassung BaTiO3-Dünnschichten können aufgrund ihrer guten ferroelektrischen Eigenschaften und ihrer hohen Dielektrizitätskonstante Anwendung in künftigen mikroelektronischen Schaltungen finden. In der vorliegenden Arbeit wurden epitaktische BaTiO3-Schichten auf unterschiedlichen Substraten mittels Laserablation aufgewachsen. Bei der strukturellen Analyse weisen alle hergestellten Schichten eine c-Achsen-Orientierung und eine tetragonale Struktur auf und besitzen eine gute Kristallqualität. Ein Substrateinfluss aufgrund unterschiedlicher Gitterfehlanpassung lässt sich nicht erkennen. Zur Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften wurde eine Heterostruktur aus den leitfähigen Oxiden SrRuO3 oder La2/3Ca1/3MnO3 als untere Elektrode, dem BaTiO3 und einer Gegenelektrode aus Platin hergestellt und strukturiert. Bei den Messungen an Kondensatoren mit BaTiO3-Schichten mit Dicken von 100 bis 400 nm konnte ein Size-Effekt beobachtet werden. Dabei ergeben Kondensatoren mit einer dünneren Schicht überraschenderweise eine höhere Polarisation als solche mit dickeren Schichten. Außerdem sind die Koerzitivspannungen unabhängig von der Schichtdicke. Ein Substrateinfluss auf die ferroelektrischen Eigenschaften ist nicht erkennbar. Das ferroelektrische Verhalten wurde qualitativ mit Hilfe eines Modells erklärt, welches den Einfluss einer Grenzschicht zwischen Elektrode und BaTiO3 berücksichtigt.

Abstract Epitaxial BaTiO3 films are interesting for the integration into microelectronics due to the ferroelectric properties and high permittivity. In this work epitaxial BaTiO3 thin-films were grown on conductive layers, SrRuO3 und La2/3Ca1/3MnO3, by pulsed laser deposition. The growth on different single crystalline substrates resulted in BaTiO3 films with high structural perfection and c-axis orientation. An effect of the substrate due to different misfit strain was not observed. For the electrical characterization of the BaTiO3 films in a thin film capacitor structure, Pt top electrodes were deposited by e-beam evaporation. The influence of the BaTiO3 film thickness (100 - 400nm) on the polarization (size effect) was studied. Surprisingly the thinner films show a higher spontaneous polarization. Moreover, the coercive voltage of the films is independent of the film thickness. A correlation between the spontaneous polarization and the misfit strain was not observed. The ferroelectric behavior of the BaTiO3 capacitors was explained qualitatively by a model using an interfacial layer between the bottom electrode and the BaTiO3.

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