MOCVD von Strotium-Bismut-Tantalat / Bismut-Tantalat-Niobat - Schichten und ferroelektrische Speicherkondensatoren

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Im Rahmen des beantragten Vorhabens sollen ferroelektrische Aurivillius-Struktur-Schichten bestehend aus Strontium-Bismut-Tantalat – Bismut-Titan-Niobat – Stapelschichten (= SBT/BTN, (SrBi2Ta2O9)/(Bi3TiNbO9)) mit unterschiedlichen Stapelfolgen in einer chemischen Gasphasenabscheidung unter Verwendung eines bereits erprobten SBT-Precursorsystems, welches aus einem bimetallischen Strontium-Tantal-Precursor und Tributylbismut besteht, sowie aus kommerziell verfügbaren Precursoren für Titan und Niob abgeschieden und charakterisiert werden. Aufgrund ihrer veränderbaren permanenten Polarisation, ihrer hohen Dielektrizitätskonstanten, ihrer Zyklusfestigkeit und ihrer pyro- und piezoelektrischen Eigenschaften haben die ferroelektrischen Schichten aus Strontium-Bismut-Tantalat (SBT) ein hohes Anwendungspotential für hoch integrierte, nicht flüchtige ferroelektrische Speicher und Sensor-Aktor-Systeme. Die hinzukommende Bismut-Titan-Niobat (BTN)-Komponente soll aber überdies zu einer Erhöhung der remanenten Polarisation führen, ohne die im Vergleich zu Blei-Zirkon-Titanat überaus positiven Langzeitstabilitätseigenschaften des SBT zu beeinträchtigen. Durch die Erzeugung eines Nanolaminats dieser beiden Materialien wird auch eine Reduzierung des Leckstroms erwartet. An einer vorhandenen, in einem vorhergehenden Projekt optimierten Anlage sollen die Schichtabscheidungsprozesse für diese Stapelschichten entwickelt werden. Die erzeugten Schichten sollen hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung in Abhängigkeit von der Prozessführung untersucht werden. Neben der chemischen Zusammensetzung sollen die Mikrostruktur der SBT/BTN-Schichten, die mechanischen und optischen sowie die elektrischen Eigenschaften, insbesondere die ferroelektrischen, der gestapelten Schichten untersucht werden. Zudem werden Funktionsmuster ferroelektrischer SBT/BTN-Speicherkondensatoren charakterisierenden Tests unterworfen.