Евразийский
научный
журнал

Диэлектрическое усиление в BaTiO3 / SrTiO3 / SrTiO3 многослойных тонких плёнках, нанесённых на Pt / Ti / SiO 2 / Si подложки золь-гель методом.

Поделитесь статьей с друзьями:
Автор(ы): Слизкова Алена Сергеевна, Немировец Александра Игоревна
Рубрика: Химические науки
Журнал: «Евразийский Научный Журнал №6 2016»  (июнь)
Количество просмотров статьи: 1645
Показать PDF версию Диэлектрическое усиление в BaTiO3 / SrTiO3 / SrTiO3 многослойных тонких плёнках, нанесённых на Pt / Ti / SiO 2 / Si подложки золь-гель методом.

Слизкова Алена Сергеевна,
Немировец Александра Игоревна
Студенты Института инженерной физики и радиоэлектроники СФУ, Россия, Красноярск.
E-mail:Alenka771@yandex.ru

Для любого конденсатора памяти DRAM или встроенного конденсатора, диэлектрический слой должен иметь высокую диэлектрическую проницаемость и низкий тангенс угла потерь. Обширные исследования были проведены для улучшения диэлектрических свойств сегнетоэлектрических тонких плёнок. Одним из перспективных методов является использование многослойных тонких плёнок или сверхрешёток, таких как BT / ST и BT / BST . Ху и др. [2]  обнаружили, что BaTiО3 / SrTiО3 многослойные плёнки имели повышенную диэлектрическую проницаемость 1201, которая была более чем вдвое больше, чем Ba o.5 Sr o.5 TiО3 / Ba o.5 Sr o.5 TiО3 гомослоистые и равномерные Ba0,5Sr0.5TiO3 плёнки. Xу и др. [1] сообщили, что при частоте 1 кГц диэлектрические постоянные BaTi03, SrTi03, BaTi03 (33 нм) / SrTiО3 (33 нм), и BaTiО3 (66 нм) / SrTiО3 (66 нм) были 348, 270, 422 и 660, и касательные потери были ниже 0,05. В настоящее время, многослойные тонкие плёнки, в основном основаны на двоичной сегнетоэлектрической системе, в то время как несколько исследований были проведены для трехкомпонентной системе. В этом исследовании. ВаТiO3/Ba0.6Sr0,4TiO3/SrTiO3 (BT / BSТ / ST, в качестве одной периодической структуры) многослойные тонкие плёнки наносились на подложки Pt / Ti / SiO 2 / Si с использованием золь-гель метода. Улучшенные диэлектрические свойства были исследованы.

Для того, чтобы произвести BT / BST / ST многослойные тонкие плёнки ВТ,ST и BSТ были синтезированы с помощью золь-гель метода. Исходные материалы были ацетат бария (Ва (CH3COO)2),  стронций ацетат (Sr(CH3COO)2) и титана (IV), бутилат (Ti (OC4H9)4). Соответствующие количества ацетата бария, стронция ацетат и их смеси (Ва-Sr соотношение 6: 4) растворяли в нагретой ледниковой уксусной кислоте (CH3COOH), соответственно. Эквимолярные количества титана (IV) бутоксида добавляли в нагретую ацетилацетона (CH3COCH2COCH3). Затем ледниковые растворы уксусной кислоты, смешивали с соответствующими ацетилацетоне растворами и перемешивали для получения стабильных желтоватых растворов предшественников. Концентрацию каждого предшественника окончательно доводили до 0,15 моль / л, 0,2 моль / молекулярной массы/Земли 0,3 моль / л путём добавления соответствующего количества ледниковой уксусной кислоты.

Покрытие вращения использовалось, чтобы внести  ST, BST и слои упорядоченные ВТ на подложки Pt / Ti / Si02 / Si. Каждый слой сушили при 120 ° С в течение 5 мин только после нанесения покрытия. Плёнки пиролизованы  при 450 ° С в течение 10 мин, когда одна  BT / ВSТ / ST периодическая структура была закончена. И, наконец, образец подвергали отжигу при 700 ° С в течение 15 мин в атмосфере окружающей среды. В этой работе, общая толщина многослойных тонких пленок с 1,2,3 и 4 периодичностями были подтверждены , чтобы быть 208,254, 293 и 269 нм. соответственно.

Составы фазы образцов были идентифицированы с помощью рентгеновской дифракции (XRD, Rigaku RINT2000V). Для исследования диэлектрических свойств и емкостной плотности, Pt кольцевые электроды с узором напыления и литографического процесса с образованием металл-изолированно- металл-конденсаторы. Диэлектрическая постоянная и потери были измерены с помощью измерителя точности LCR (HP 4284A).

Рис.1.PNG

Рис.1 – Рентгенограммы ВТ / BST / ST многослойных тонких плёнок

Рис.2.PNG

Рис.2 – показывает диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери в зависимости от частоты при комнатной температуре

Диэлектрическая проницаемость многослойных плёнок была значительно увеличена, и их утрата tanδ была почти такой же, как из однородных тонких плёнок [1,3]. На частоте 10 кГц диэлектрическая проницаемость многослойных тонких плёнок с 1,2,3 и 4 периодичностями была 465,691,862 и 897, соответственно. В течение всего испытательного диапазона частот, плотность ёмкости всех образцов оставалась на уровне нескольких мкФ / см2. Эти BT / BST / ST многослойные тонкие плёнки могут быть использованы в качестве многообещающих диэлектрических слоёв на основе кремния встроенных конденсаторов в пакете подложки.

Список литературы

  1. Xu R, Shen MR, Ge SB, Gan ZQ, Cao WW. Thin Solid Films 2002;406:113–7.

  2. Hu DZ, Shen MR, Cao WW. Microelectron Eng 2006;83:553–6.

  3. Sharma HB, Sarma HNK, Mansingh A. J Mater Sci 1999;34:1385–90.

  4. journal homepage: www.elsevier.com/locate/matlet.