Конденсаторные структуры на основе пленок титаната бария, сформированных золь-гель методом

Abstract

Цель работы заключалась в исследовании диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь пленок BaTiO3 в конденсаторной структуре, сформированной золь-гель методом на подложке Si/TiOx/Pt. Основа данного конденсатора представляет собой четырехслойную пленку ксерогеля титаната бария толщиной около 200 нм. Пленка синтезирована золь-гель методом при температуре окончательного отжига 750 оС. Были решены задачи, связанные с разработкой методики формирования многослойных конденсаторных структур, исследованием морфологического и фазового состава пленки BaTiO3, а также с измерением значений вольт-фарадных характеристик в диапазоне частот 10 кГц – 2МГц. Морфология полученной конденсаторной структуры исследовалась методом растровой электронной микроскопии на установке HITACHI S-4800. Рентгенодифракционные исследования проводились на автоматизированном дифрактометре ДРОН-3 с использованием монохроматического CuKα-излучения. Вольт-фарадные характеристики получены с помощью анализатора полупроводниковых приборов B1500A. Значения диэлектрической проницаемости и тангенса угла диэлектрических потерь, вычисленные для результатов измерений емкости, изменяются следующим образом: при напряжении смещения U = 0 В изменение ε составляет 232–214, и tgδ – 0,022–0,16, а при напряжении смещения U = 10 В изменение ε происходит в диапазоне 135–124 и tgδ от 0,02 до 0,1. Полученные частотные зависимости диэлектрической проницаемости пленок BaTiO3 показывают снижение диэлектрической проницаемости в интервале 10 кГц – 2 МГц. Обнаружено, что при толщине пленки BaTiO3 менее 100 нм тонкопленочный конденсатор с нижним электродом из платины не всегда формируется, что предположительно вызвано шунтированием структуры.