Untitled - Materials Science Institute of Madrid - Consejo Superior de ...

5. Efecto del espesor en el comportamiento
dieléctrico de láminas de
Pb 0.4 Ca 0.5 TiO 3
Se estudia el comportamiento dieléctrico de películas
de varios espesores, de titanato de calcio y plomo,
Pb 0.5
Ca 0.5
TiO 3,
depositadas sobre substratos de
Pt/TiO 2
/SiO 2
/(100)Si. Medidas dieléctricas en función
de la temperatura y la frecuencia muestran un carácter
casi-relaxor, y una dependencia del espesor que se asocia
con la “dead layer”. De medidas C-V con temperatura
se obtienen curvas K´-T a E=cte que confirman la
mencionada naturaleza casi-relaxora. La reducción de
K´ y la inmovilidad de T m con E en la película más fina
se relaciona con el aumento de la densidad de carga de
espacio al disminuir el espesor, que da lugar a la generación
de campos internos. De ello no es responsable la
microestructura ( G> y >), puesto que permanece inalterable
con el espesor. La elevada sintonizabilidad en
un amplio margen de temperaturas muestra la viabilidad
de las películas en dispositivos para MW. Las películas
finas se consideran adecuadas para DRAMs, puesto
que presenta una retención superior al 95% del voltaje
de escritura.
5. Thickness effect on the dielectric
behaviour of Pb 0.4 Ca 0.5 TiO 3 thin films
A dielectric study is carried out on calcium lead titanate
Pb 0.5 Ca 0.5 TiO 3 thin films, with different thickness,
deposited onto Pt/TiO 2
/SiO 2
/(100)Si substrates.
Dielectric measurements with temperature and frequency
show relaxor- like properties dependent on
thickness that are associated with a dead layer. From C-
V measurements with temperature, K´-T curves confirm
the relaxor-like nature. An increase of space charge
density into the films by decreasing thickness is suggested
as the cause of the reduction of K´ and of the
fixed T m with the voltage in the thinnest films, due to
the built-in fields generated. The film microstructure (
G> y >), is not responsible of the observed changes with
the film thickness, since they have fixed values. The
high tunability measured in a broad temperature range
suggests the feasibility of these films for MW devices.
The thinnest films result also a chance for DRAM because
of the ability to retain above the 95% of the written
voltage.
1. J. Mendiola, R. Jiménez, C. Alemany, P. Ramos, M.L. Calzada. III Reunion Nacional de Física del Estado Sólido, San Sebastián, junio de
2004
2. R. Jiménez, I. Bretos, J. Ricote, C. Alemany, M.L. Calzada and J. Mendiola. Journal of the European Ceramic Society (en prensa)
Proyectos: Láminas ferroeléctricas de alta permitividad para microdispositivos. Código: MAT2001-1564. Financiación: 148.185, 55
euros. Investigador principal: J.Mendiola.
6. Estabilización de la fase ferroeléctrica
en niobatos de sodio con bajo contenido
en litio
El trabajo se centra en el estudio de la estabilización de
la fase ferroeléctrica a partir de la fase antiferroeléctrica
presente en el NaNbO 3 mediante el dopado con Li.
Para este estudio se ha realizado la caracterización de
las propiedades dieléctricas, la expansión térmica y el
estudio de la variación de los espectros RAMAN en función
de la temperatura y del contenido en litio en compuestos
de Li x Na (1-x) NbO 3 . Los resultados obtenidos
muestran la existencia de volúmenes de fase ferroeléctrica
dentro de una matriz de fase antiferroeléctrica en
el NaNbO 3
. El origen de la inestabilidad estructural del
NaNbO 3
sigue siendo desconocido. El dopado con Li
produce un aumento del volumen de las regiones ferroeléctricas
haciendo minoritario el contenido de fase
antiferroeléctrica, que pasa a existir en volúmenes
nanométricos dando lugar a una respuesta dieléctrica
relaxora en su transformación a la fase ferroeléctrica
cuando aumenta la temperatura. Para un contenido del
5% de Li la fase ferroeléctrica se hace estable a temperatura
ambiente. El estudio permite proponer un diagrama
de fases para contenidos en litio entre 0< x < 5%
en el rango de temperaturas entre ambiente y 800K.
6. Stabilization of the ferroelectric phase
in low Li content sodium niobates
This work is centered in the study of the ferroelectric
phase stabilization from the antiferroelectric phase present
in the NaNbO 3
by Lithium doping. For this purpose
dielectric characterization, thermal expansion measurements
and the study of the RAMAN spectrum variation
as a function of temperature and lithium content in
Li x Na (1-x) NbO 3 compounds has been performed. The
obtained results demonstrate the existence of ferroelectric
phase into an antiferroelectric matrix in NaNbO 3
ceramics. The origin of this structural instability is
unclear. The Lithium doping is responsible of an increase
in the ferroelectric regions volume producing that
the antiferroelectric phase became minority. This antiferroelectric
phase exists in nanometric regions producing
a relaxor dielectric response on its transformation
to the ferroelectric phase in increasing the temperature.
For lithium contents of 5% the ferroelectric phase
became stable at room temperature. An attempt of
phase diagram for lithium contents in the range
0 < x < 5% and temperatures between RT and 800K is
proposed.
1. R. Jiménez, M. L. Sanjuán and B. Jiménez J. Phys Condensed Matter 16 ( 2004) 7493-7509
2. B. Jiménez R. Jiménez, A. Castro and L. Pardo. Journal European Ceramic Society 24 (2004) 1521-1524.
Proyectos: G5RD-CT2001-00431, MAT2001E 4818, MAT2001 3713-C04-02 and Ramón y Cajal
75