Utilisation de la voie chimique pour le dépôt de films minces de matériaux ferroélectriques de structure perovskite

Use of the chemical route to deposit thin films of ferroelectric perovskite-based materials

• Auteur / Autrice : Fabien Remondière
• Direction : Jean-Pierre Mercurio
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux céramiques
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Couches minces

Piézoélectricité

Procédé sol-gel

Pérovskite

Cristaux ferroélectriques

Mots clés libres

Phases d'aurivilius

Décomposition d'organométalliques

Piezo-réponse

Résumé

Les oxydes de structure perovskite Na0,5Bi0,5TiO3 (NBT) ou dérivés tels que les phases d'Aurivillius, MBi4Ti4O15 (M=Ba ou Sr) sont des candidats à l'élaboration de mémoires ferroélectriques non-volatiles exemptes de plomb. Le dépôt de films minces de MBi4Ti401S par décomposition d'organométalliques est étudié en fonction de la température de recuit, de la rampe de chauffe et de l'excès de bismuth introduit en excès dans le sol. Deux points sont mis en exergue : un effet de texture (00l)//(400)Si qui se justifie par l'anisotropie de la maille et l'utilisation d'une rampe de chauffe rapide RTA, un fort degré de texture est obtenu par l'ajout d'une couche de nucléation orientée à l'interface interne. Le procédé sol-gel appliqué à NBT a permis de cristalliser des films monophasés à basse température (T<500°C) au sein desquels une activité piézoélectrique a été mise en évidence par - microscopie à force atomique (piézo-réponse). Des modifications sur le procédé sont réalisées.

Perovskite based-oxides e. G. Na0,5Bi0,5TiO3 (NBT) or Bi-layered perovskites, called Aurivillius phases, MBi4Ti4O15 (M=Ba or Sr) are lead-free candidates for the fabrication of non- volatile ferroelectric memories. The chemical solution deposition of MBi4Ti4O15 thin films is studied as a function of annealing temperature, heating rate and bismuth exc. Ess, contained into the sol. Two specific points are extracted : a texturation along (OOl)//(400)Sijustified by the anisotropy of the unit cell and the use of a rapid heating rate (RTA), a strong texture is obtained with the addition of an oriented seeding layer at the internaI interface. The sol-gel method applied to NBT system permits to crystallize single phase thin films at low temperature (T<500°C). Such films are piezoelectric view to the atomic force microscope - (piezoresponse) analysis. Nevertheless some modifications have been undertaken.