Croissance et caractérisations de couches minces ferroélectriques de KTa₁₋ₓNbₓO₃ pour des applications hyperfréquences : contribution à la diminution des pertes diélectriques

Growth and characterizations of potassium tantalate niobate ferroelectrics thin films for microwaves applications : contribution to the reduction of the dielectric losses

• Auteur / Autrice : Quentin Simon
• Direction : Maryline Guilloux-Viry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-ondes

Dispositifs à couches minces

Épitaxie

Dépôt par laser pulsé

Couches minces ferroélectriques

Résumé

L’objectif de cette thèse est l’optimisation des caractéristiques physico-chimiques de couches minces ferroélectriques de tantalate niobate de potassium pour améliorer leurs propriétés diélectriques en vue de les intégrer dans des dispositifs agiles en hyperfréquences. Après avoir étudié l’influence du substrat sur les propriétés des films déposés par ablation laser, différentes voies de dopages ont été explorées : par ajout d’oxyde de magnésium, ce qui a permis une nette diminution des pertes diélectriques, ou par substitution du tantale par le titane permettant une amélioration de la permittivité diélectrique et de l’agilité des couches sans augmenter leurs pertes. En parallèle, une méthode de dépôt par voie chimique en solution a été développée pour synthétiser des couches de tantalate niobate de potassium dès 600°C à partir de procédés simples tels que le spin-coating, avec une qualité cristalline comparable à celles des couches déposées par ablation laser.

The works realised in this thesis have for purpose to improve the dielectric properties of potassium tantalite niobate ferroelectric thin films, via the optimization of their chemical and structural properties, in order to integrate it in tunable microwaves devices. Firstly, the studies were focused on the influence of substrate on pulsed laser deposited films physical, chemical and dielectric characteristics. Secondly, different routes of doping have been explored: the addition of magnesium oxide decreases the dielectrics losses and the substitution of tantalum by titanium led to an improvement of the films dielectric permittivity and tunability without increasing their dielectric losses. Finally, in parallel, a chemical solution deposition method has been developed to synthesis potassium tantalite niobate thin films at 600°C with a simple process as spin-coating, and with crystalline quality closed to the one obtained on pulsed laser deposited films.