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Informations
Publié par | Hermès - Editions Lavoisier |
Date de parution | 06 juin 2011 |
Nombre de lectures | 13 |
EAN13 | 9782746241848 |
Langue | Français |
Poids de l'ouvrage | 8 Mo |
Informations légales : prix de location à la page 0,1125€. Cette information est donnée uniquement à titre indicatif conformément à la législation en vigueur.
Extrait
Diélectriques ferroélectriques intégrés sur silicium
© LAVOISIER, 2011
LAVOISIER
11, rue Lavoisier
75008 Paris
www.hermes-science.com
www.lavoisier.fr
ISBN 978-2-7462-2562-6
Le Code de la propriété intellectuelle n'autorisant, aux termes de l'article L. 122-5, d'une part,
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destinées à une utilisation collective" et, d'autre part, que les analyses et les courtes citations
dans un but d'exemple et d'illustration, "toute représentation ou reproduction intégrale, ou
partielle, faite sans le consentement de l'auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est
illicite" (article L. 122-4). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce
soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles L. 335-2 et suivants du
Code de la propriété intellectuelle.
Tous les noms de sociétés ou de produits cités dans cet ouvrage sont utilisés à des fins
d’identification et sont des marques de leurs détenteurs respectifs.
Printed and bound in England by Antony Rowe Ltd, Chippenham, May 2011.
Diélectriques
ferroélectriques
intégrés sur silicium
sous la direction de
Emmanuel Defaÿ
Il a été tiré de cet ouvrage
25 exemplaires hors commerce réservés
aux membres du comité scientifique,
aux auteurs et à l’éditeur
numérotés de 1 à 25 Diélectriques ferroélectriques intégrés sur silicium
sous la direction de Emmanuel Defaÿ
fait partie de la série ELECTRONIQUE ET MICROÉLECTRONIQUE
dirigée par Michel Bruel et Robert Baptist
TRAITÉ EGEM
ELECTRONIQUE – GÉNIE ÉLECTRIQUE – MICROSYSTÈMES
Le traité Electronique, Génie Electrique, Microsystèmes répond au besoin de
disposer d’un ensemble de connaissances, méthodes et outils nécessaires à la
maîtrise de la conception, de la fabrication et de l’utilisation des composants,
circuits et systèmes utilisant l’électricité, l’optique et l’électronique comme
support.
Conçu et organisé dans un souci de relier étroitement les fondements
physiques et les méthodes théoriques au caractère industriel des disciplines
traitées, ce traité constitue un état de l’art structuré autour des quatre grands
domaines suivants :
Electronique et microélectronique
Optoélectronique
Génie électrique
Microsystèmes
Chaque ouvrage développe aussi bien les aspects fondamentaux
qu’expérimentaux du domaine qu’il étudie. Une classification des différents
articles contenus dans chacun, une bibliographie et un index détaillé
orientent le lecteur vers ses points d’intérêt immédiats : celui-ci dispose ainsi
d’un guide pour ses réflexions ou pour ses choix.
Les savoirs, théories et méthodes rassemblés dans chaque ouvrage ont été
choisis pour leur pertinence dans l’avancée des connaissances ou pour la
qualité des résultats obtenus.
Liste des auteurs
Emilien BOUYSSOU Benoit GUIGUES
ST Microelectronics CEA LETI
Tours Minatec Campus
Grenoble
Emmanuel DEFAŸ
CEA LETI Pierre-Eymeric JANOLIN
Minatec Campus SPMS
Grenoble Centrale Paris
Chrystel DEGUET Thierry LACREVAZ
CEA LETI IMEP-LAHC
Minatec Campus Chambéry
Grenoble
Gwenaël LE RHUN
Brahim DKHIL CEA LETI
SPMS Minatec Campus
Centrale Paris Grenoble
Pascale GEMEINER Christophe MULLER
SPMS IM2NP
Centrale Paris Marseille
Patrice GERGAUD Bertrand VILQUIN
CEA LETI INL
Minatec Campus Centrale Lyon
Grenoble
Table des matières
Préface ........................................... 17
Emmanuel DEFAŸ
Chapitre 1. L’approche thermodynamique .................... 19
Emmanuel DEFAŸ
1.1. Historique................................... 19
1.2. Les fonctions d’états ............................ 21
1.3. Equations linéaires, piézoélectricité ................... 24
1.4. Equations non linéaires, électrostriction................. 27
1.5. Modélisation thermodynamique de la transition
de phase ferroélectrique-paraélectrique .................... 28
1.5.1. Hypothèse sur l’énergie élastique de Gibbs ........... 28
e1.5.2. Transition du 2 ordre ........................ 31
1.5.3. Effet des contraintes ......................... 37
er1.5.4. Transition du 1 ordre39
1.6. Conclusion .................................. 43
1.7. Bibliographie................................. 44
Chapitre 2. Effet des contraintes sur les couches minces ............ 45
Pierre-Eymeric JANOLIN
2.1. Introduction45
2.2. Modélisation du système considéré ................... 45
2.3. Diagrammes de phase température-misfit strain
pour les couches monodomaines ........................ 47
2.3.1. Construction du diagramme de phase à partir de la théorie
de Landau-Ginzburg-Devonshire ..................... 48
10 Diélectriques ferroélectriques intégrés sur silicium
2.3.2. Limitations des calculs........................ 53
2.4. Carte de stabilité de la structure en domaines .............. 54
2.4.1. Présentation et description du cadre d’étude ........... 55
2.4.2. Principales contributions à l’énergie totale d’un film...... 55
2.4.3. Influence de l’épaisseur ....................... 57
2.4.4. Energie élastique macroscopique pour chaque type
de domaine tétragonal ............................ 58
2.4.5. Energie d’interaction indirecte ................... 59
2.4.6. Structures en domaines à l’équilibre ................ 60
2.4.7. Carte de stabilité des structures en domaines .......... 62
2.5. Diagramme de phase température-misfit strain
pour des couches polydomaines ........................ 67
2.6. Discussion de la nature du misfit strain ................ 69
2.6.1. Dans son acception mécanique ................... 70
2.6.2. Dans soption thermodynamique .............. 70
2.6.3. En guise d’illustration ........................ 71
2.7. Conclusion .................................. 71
2.8. Validation expérimentale des diagrammes de phase :
état de l’art..................................... 72
2.9. Couches minces étudiées.......................... 72
2.10. Résultats................................... 74
2.10.1. Evolution des paramètres de maille ............... 74
2.10.2. Contraintes et déformations associées .............. 76
2.11. Comparaison entre les données expérimentales
et les diagrammes de phase température-misfit strain ........... 80
2.11.1. Couche mince de PZT ....................... 80
2.11.2. Couche mince de PbTiO ..................... 83 3
2.12. Conclusion ................................. 84
2.13. Bibliographie ................................ 87
Chapitre 3. Technologies de dépôts et mise en forme .............. 91
Chrystel DEGUET, Gwenaël LE RHUN, Bertrand VILQUIN et Emmanuel DEFAŸ
3.1. Méthode de dépôts ............................. 91
3.1.1. La pulvérisation cathodique..................... 91
3.1.2. La pulvérisation par faisceau d’ions ................ 94
3.1.3. L’ablation laser pulsé ........................ 95
3.1.4. Le sol-gel................................ 97
3.1.5. La MOCVD .............................. 100
3.1.6. L’épitaxie par jet moléculaire (EJM) ............... 102
Table des matières 11
3.2. Gravure .................................... 107
3.2.1. Gravure humide............................ 107
3.2.2. Gravure sèche ............................. 107
3.3. La contamination .............................. 108
3.4. Report de couches minces monocristallines .............. 109
3.4.1. Le procédé Smart Cut™ ....................... 110
3.4.2. Le collage/amincissement ...................... 111
3.4.3. Intérêt du matériau en couche mince ............... 112
3.4.4. L’état de l’art du domaine/les applications ............ 113
3.4.5. Un exemple de réalisation116
3.5. Plans d’expérience ............................. 120
3.5.1. Les hypothèses ............................ 120
3.5.2. Redondance et reproductibilité ................... 122
3.5.3. Comment diminuer le nombre d’expériences ? ......... 123
3.5.4. Le dépôt de PZT par pulvérisation RF magnétron ....... 125
3.5.5. Conclusion............................... 130
3.6. Bibliographie................................. 131
Chapitre 4. Analyse par diffraction des rayons X
de films minces polycristallins ............................ 135
Patrice GERGAUD
4.1. Introduction135
4.2. Quelques rappels de diffraction des rayons X
et de cristallographie ............................... 136
4.2.1. Nature des rayons X ......................... 136
4.2.2. Diffusion et diffraction des rayons X ............... 137
4.3. Application à la diffraction des poudres
ou des dépôts polycristallins .......................... 147
4.4. Analyse de phase par diffraction des rayons X ............. 151
4.4.1. Diffraction sous incidence rasante ................. 153
4.4.2. « Dé-texturation » .......................... 156
4.4.3. Analyse quantitative ......................... 157
4.5. Détermination des tailles de domaine cohérent de diffraction
et des micro-déformations............................ 158
4.5.1. Méthodologies d’analyse ...................... 159
4.6. Détermination des textures cristallographiques par diffraction
des rayons X .................................... 165
4.6.1. Analyse de la texture par un diffractogramme symétrique... 166
4.6.2. Figures de pôles et fonction de distribution des orientations . 169
12 Diélectriques ferroélectriques intégrés sur silicium
4.6.3. Principe de la mesure ........................ 169
4.6.4. Fonction de distribution des orientations (F