Titlu Proiect: Investigarea interfeţelor metal- feroelectric la nivel micro şi nanometric

Etapa IV

Compararea rezultatelor la scala nano si macrometrica

Rezumat

In etapa III a fost prevazuta o singura activitate, dupa cum urmeaza:

Activitate IV.1.

Compararea rezultatelor obtinute prin diferite metode, in cazul diferitelor metale; concluzii privind

formarea interfetei si a compensarii de sarcina

In urma discutiilor cu partenerul francez s-a convenit investigarea proprietatilor electrice ale straturilor

subtiri de PZT52/48 crescute prin sol-gel pe strat buffer de SRO si cu diverse metale ca electrod

superior. Depunerea de SRO a fost realizata prin PLD de catre partea romana, depunerea sol-gel a

stratului de PZT a fost realizata de catre partea franceza, iar electrozii au fost depusi atat de catre partea

romana (SRO, Pt, Ir) cat si de catre partea romana (Ru). Pe langa acestea, partea romana a desfasurat

unele activitati de investigare a interfetei PZT-Pt.

La final rezultatele au fost comparate si au fost trase unele concluzii privind comportarea interfetei

electrod-feroelectric in legatura cu procesul compensarii de sarcina.

Rezultate experimentale

Probele analizate prin masuratori electrice sunt prezentate in tabelul de mai jos

Nr. Indicativ Componenta multistrat Conditii depunere 1 P35_2011 SRO, pe suport STO (100)

10x10 +PZT 52/48

SRO: 7000C, 2J/cm2,5Hz, dT-S=6cm, PO2=

0.133mbar, 2000 pulsuri

PZT: 5750C, 2J/cm2, 5Hz, dT-S=6cm,

PO2= 0.2 mbar, 5000 pulsuri

2 CP47-2012

PZT52/48 (tinta cumparata) pe

substrat de Si/STO/SRO

5750C, 2J/cm2, 5Hz, dT-S=6cm, PO2=

0.2mbar, 18000 pulsuri

3 CP49-2012

PZT52/48 (tinta cumparata) pe

substrat de Si/STO/SRO

5750C, 2J/cm2, 5Hz, dT-S=6cm, PO2=

0.2mbar, 18000 pulsuri

Mentiuni : proba P35-2011 a fost pregatita integral de partenerul roman si a avut despusi electrozi

superiori din 3 metale diferite (SRO, Pt si Ir); probele CP47-2012 si CP49-2012 sunt parti din acelasi

suport Si/STO/SRO de 2” furnizat de catre partenerul francez, pe care au fost depusi electrozi de Pt,

SRO, Ir si Ru.

Masuratorile electrice au constat din: curbe de histerezis; masuratori capacitate-tensiune (C-V) si

masuratori curent-tensiune (I-V).

Proba P35-2011 (electrozi SRO, Pt si Ir)

Curbele de hysteresis masurate la diferite temperaturi sunt prezentate in fig. 1 se observa diferente

semnificative intre curbele masurate pe capacitori feroelectrici cu diferite metale ca electrod superior,

desi electrodul inferior este in toate cazurile SRO. In cazul Pt se observa o crestere importanta a

curentului de scurgeri cu temperatura, ceea ce altereaza curba de histerezis la temperturi ridicate. In

cazul Ir dependenta de temperatura este neglijabila in cazul polarizarii remanente, ca si in cazul SRO.

Se constata ca cel mai bun histerezis, cu forma aproape rectangulara, se obtine in cazul structurii

simetrice SRO-PZT-SRO, cu o valuare a polarizarii remanente de 44 μC/cm2. Polarizarea remanenta

scade in cazul electrodului superior de Pt, la circa 36 μC/cm2, si la circa 26 μC/cm

2 in cazul Ir.

Totodata, reversarea devine mai graduala, avand loc pe un domeniu mai mare de tensiuni comparativ

cu electrodul superior de SRO.

-10 -5 0 5 10

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

100Pt electrode

Pola

rization (C

/cm

2)

Voltage (V)

150K

200K

250K

300K

350K

400K current compensation

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

-60

-40

-20

0

20

40

60

Voltage(V)

Ir electrode

Pola

risation(

C/c

m2)

150K

200K

250K

300K

350K

400K

-10 -5 0 5 10

-60

-40

-20

0

20

40

60

Pola

risation(

C/c

m2)

Voltage (V)

150K

200K

250K

300K

350K

400K

SRO electrode

Fig. Curbele de histerezis inregistrate la diferite temperaturi pentru electrozi superiori de SRO, Pt si Ir

depusi pe proba P35-2011.

Rezultatele de mai sus arata ca schimbarea electrodului superior induce schimbari in comportamentul

histeretic al intregului capacitor, afectand atat cinetica reversarii cat si valoarea polarizarii. Cu toate

acestea, curbele raman aproximativ simetrice chiar daca electrozii inferior si superior sunt din materiale

foarte diferite, cum ar fi oxid conductor jos (SRO) si metal sus (Pt sau Ir).

-4 -2 0 2 4

40

60

80

100

120

140

160

Capacitance (

pF

)

Voltage (V)

200K

250K

300K

350K

SRO

-4 -2 0 2 4

80

100

120

140

160

180

200

Ca

pa

cita

nce

(p

F)

Voltage (V)

150K D4

200K D4

250K D5

300K

350K

400K

Pt

-4 -2 0 2 4

140

160

180

200

220

240

260

280

300

320

340

Capacitance (

pF

)

Voltage (V)

150K

200K

250K

300K

350K

400K

Ir

Fig. 2 C-V characteristics at different temperatures for the sample P35-2011 with different metals as

top electrodes.

Fig. 2 prezinta caracteristici C-V la diferite temperaturi pentru cele 3 materiale utilizate ca electrozi

superiori. Mentionam ca aria electrzilor a fost in toate cazurile aceeasi, 100x100 μm2, iar grosimea

filmului este presupusa uniforma. Dupa cum se poate vedea, capacitatea la tensiunea maxima creste de

la SRO la Pt, si de la Pt la Ir. Aceasta sugereaza o prezenta semnificativa de sarcini la interfata cu

electrozii metalici comparativ cu oxidul conductor.

Masuratorile I-V au fost utilizate pentru a determina proprietatile barierei de potential la interfata

electrod-feroelectric. Procedura va fi exemplificata pentru electrodul de Pt (a se vedea fig. 3), fiind

aplicata in mod similar si pentru ceilalti electrozi.

240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

0.0

5.0x10-7

1.0x10-6

1.5x10-6

2.0x10-6

2.5x10-6

3.0x10-6

curr

ent (A

)

temp (K)

1V

1.6V

2V

2.6V

3V

3.6V

4V

4.6V

5V

240 260 280 300 320 340 360 380 400 420

0.0

5.0x10-7

1.0x10-6

1.5x10-6

2.0x10-6

2.5x10-6

3.0x10-6

curr

ent (A

)

temp (K)

-1V

-1.6V

-2V

-2.6V

-3V

-3.6V

-4V

-4.6V

-5V

2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2

-8

-7

-6

-5

-4

-3

ln(J

/T^3

/2)

1000/T

1V

1.6V

2V

2.6V

3V

3.6V

4V

4.6V

5V

Linear Fit of Sheet5 ln(J/T^3/2)

Linear Fit of Sheet5 F

Linear Fit of Sheet5 H

Linear Fit of Sheet5 I

Linear Fit of Sheet5 L

Linear Fit of Sheet5 M

Linear Fit of Sheet5 N

Linear Fit of Sheet5 O

Linear Fit of Sheet5 P

2.4 2.6 2.8 3.0 3.2 3.4 3.6 3.8 4.0 4.2

-8

-7

-6

-5

-4

-3ln

(J/T

^3/2

)

1000/T

-1V

-1.6V

-2V

-2.6V

-3V

-3.6V

-4V

-4.6V

-5V

Linear Fit of Sheet5 ln(J/T^3/2)

Linear Fit of Sheet5 R

Linear Fit of Sheet5 S

Linear Fit of Sheet5 T

Linear Fit of Sheet5 U

Linear Fit of Sheet5 V

Linear Fit of Sheet5 W

Linear Fit of Sheet5 X

Linear Fit of Sheet5 Y

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

0.115

0.120

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

0.150

Fi+

V^1/2

Fi+

Linear Fit of Sheet1 Fi+

intercept 0.171 eV

1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4

0.115

0.120

0.125

0.130

0.135

0.140

0.145

0.150

0.155

Fi-

V^1/2

Fi-

Linear Fit of Sheet1 Fi-

intercept 0.175

Fig. 3 Sus-ramurile pozitiva si negativa ale caracteristicilor I-V la diferite temperaturi; mijloc-

reprezentarea Schottky-Simmons conform ecuatiei j~T3/2

exp (-Φapp/kT), unde Φapp este bariera aparenta

de potential, care ia in considerare atat efectul Schottky cat si efectul polarizarii spontane; jos-

reprezentarea Φapp~V1/2

din care se determina inaltimea barierei de potential la zero volti (intersectia la

origine pe verticala).

Din fig. 3 se observa ca inaltimile barierelor de potential sunt aproape egale, 0.17 eV, pentru cele doua

polaritati ale tensiunii aplicate, desi un electrod este SRO (lucru de extractie intre 4.6 si 4.9 eV, functie

de deficitul de oxigen) iar celalalt electrod este Pt (lucru de extractie 5.6 eV). Acest rezultat este in

acord cu masuratorile de histerezis, care arata o curba simetrica.

In cazul electrodului superior de SRO inaltimile barierelor de potential par a fi in jur de 0.22 eV.

Situatia este mai complicata in cazul electrodului superior de Ir. In acest caz inaltimea estimata a

barierelor este foarte mica, de numai 0.04 eV. In plus, reprezentarea I-V in scara log-log este liniara cu

panta foarte propiata de 1, cum se poate observa din fig. 4.

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

-9.0

-8.9

-8.8

-8.7

-8.6

-8.5

-8.4

-8.3

log(I

)

log(V)

300K

Linear Fit of IV_D6_300K_+-4V log(I)

slope 1.05

positive side

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

-9.0

-8.9

-8.8

-8.7

-8.6

-8.5

-8.4

-8.3

log(I

)

log(V)

300K

Linear Fit of IV_D6_300K_+-4V log(I)

slope 1.07

negative side

Fig. 4 Reprezentari log-log la temperatura camerei pentru electrod superior de Ir.

Aceasta sugereaza un mecanism de conductie de tip ohmic. Barierele de potential mult mai mici

justifica un comportament quasi-ohmic ale celor doua contacte, desi sunt din materiale diferite.

CP47 si 49-2012 (electrozi SRO, Pt, Ir si Ru)

-15 -10 -5 0 5 10 15

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

Pola

rization (C

/cm

2)

V+ [V]

150K

200K

250K

300K

350K

400K

SRO electrode

-20 0 20

-60

-40

-20

0

20

40

60

Pola

rization (C

/cm

2)

V+ [V]

150K

200K

250K

300K

350K

400K

Pt electrode

-20 -10 0 10 20

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50P

ola

rization (C

/cm

2)

V+ [V]

150K

200K

250K

300K

350K

400K

Ir electrode

-10 -5 0 5 10

-150

-100

-50

0

50

100

150

Pola

rization (C

/cm

2)

V+ [V]

150K

200K

250K

350KRu electrode

Fig. 5 Curbe de histerezis la diferite temperaturi si diferite materiale ca electrod superior in cazul

PZT52/48 depus pe suport SRO/STO/Si.

In cazul PZT52/48 depus pe substrat de SRO/STO/Si se constata ca polarizarea remanenta este mult

mai mica, in jur de 18 μC/cm2, la temperatura de 400 K, pentru electrozii de SRO, Pt si Ir, in timp ce

pentru Ru este de doar 9 μC/cm2. Se mai observa urmatoarele: in cazul SRO dependenta de temperatura

este neglijabila, cu exceptia temperaturii de 400 K cand in cep sa apara probleme cu scurgerile prin

conductie; in cazul Pt se observa o degradare treptata a histerezisului (umflarea lui) din cauza

curentului de scurgeri, care creste cu temperatura; in cazul Ir are o rotire in sens opus acelor de ceas

odata cu cresterea temperaturii, ceea ce sugereaza ca reversarea se face mai usor la temperaturi ridicate

probabil din cauza unei compensari mai rapide (purtatorii de sarcina se misca mai usor); in cazul Ru

contactul se strapunge la temperaturi peste 300 K.

-10 -5 0 5 10

60

70

80

90

100

110

120

130

140

150

160

170

180

190

Capacitance (

pF

)

Voltage (V)

150K

200K

250K

300K

350K

400K

Ir

-10 -5 0 5 10

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Capacitance (

pF

)

Voltage (V)

150K

200K

250K

350K

Ru

-10 -5 0 5 10

80

100

120

140

160

180

200

220

Capacitance (

pF

)

Voltage (V)

150K

200K

220K

300K

360K

400K

Pt

-8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8

55

60

65

70

75

80

85

90

95

100

105

110

115

Capa

citance (

pF

)

Voltage (V)

150K

200K

250K

300K

350K

SRO

Fig. 6 Caracteristici C-V la diferite temperaturi si diferite materiale ca electrod superior in cazul

PZT52/48 depus pe suport SRO/STO/Si.

Masuratorile C-V prezentate in figure 6 releva diferente insemnate intre capacitorii cu diferite metale

ca electrod superior. Este de remarcat faptul ca valoarea capacitatii este semnificativ mai mica in cazul

SRO comparativ cu Pt, Ir sau Ru, desi aria electrozilor este aceeasi iar grosimea este asumata a fi

uniforma. Aceasta inseamna ca interfata SRO-PZT poarte mai putina sarcina comparativ cu interfetele

metal-PZT. Si comportamentul cu temperatura este diferit, variatia cu temperatura fiind mai mare in

cazul SRO comparativ cu metalele, in special cu Pt si Ru.

Masuratorile I-V la diferite temperaturi au relevat si ele unele deosebiri:

- In cazul Ru se obtine o bareira multa mai mare, de circa 0.55 eV, pentru domeniul de

temperatura 250-350 K; aceasta bariera scade la circa 0.16 eV la temperaturi mai mici

- In cazul Pt, barierele de potential obtinute sunt in jur de 0.1 eV pentru ambele polaritati ale

tensiunii aplicate, ceva mai mici decat in cazul probei crescute pe suport de STO monocristalin

- In cazul Ir s-au obtinut bariere de circa 0.3 eV, cu un ordin de marime mai mari decat in cazul

probei crescute pe suport de STO monocristalin

- In cazul SRO nu s-a putut estima o bariera de potential, variata curentului cu temperatura fiind

destul de mica, de numai un ordin de marime pe intervalul 150-400 K. Reprezentarile log-log

au relevat dependente liniare cu panta apropiata de unitate, ceea ce sugereaza conductie ohmica.

Ar putea fi vorba de salt activat termic, cu o energie foarte mica de activare.

Este suprinzator faptul ca Ir si Ru dau bariere mult mai mari in cazul probei depuse pe suport

SRO/STO/Si. Aceasta ar putea fi legata de prezenta unor faze izolatoare parazite la interfata cu PZT.

Surprinde de asemenea si faptul ca barierele sunt aproape egale desi electrozii superiori pot fi diferiti de

cel inferior, care este in toate cazurile SRO. Acest comportament poate avea doua explicatii:

- Proprietatile electrice sunt controlate de volum. In acest caz un mecanism de conductie posibil

este emisia Pool-Frenkel, care da dependente de temperatura similare cu emisia Schottky-

Simmons. Acesta nu explica insa asimetriile observate in caracteristicile I-V cand se schimba

electrodul superior. Curbele experimentale sunt relativ simetrice in cazul SRO, ceea ce apare

normal din moment ce ambii electrozi sunt din acelasi material, si in cazul Pt. In cazul Ru si Ir

caracteristicile I-V nu mai sunt simetrice. Daca Pool-Frenkel este mecanism de conductie

dominant in PZT atunci acesta ar trebui sa dea caracteristici simetrice indiferent de perechea de

electrozi utilizata, fiind dominat de volumul PZT si nu de interfete. Asimetriile observate in

caracteristicile I-V si C-V atunci cand se schimba perechile de electrozi sugereaza ca

proprietatile electrice macroscopice sunt puternic afectate de interfetele cu electrozii.

- Polarizarea controleaza proprietatile interfetei adaptandu-le necesitatilor sale in ceea ce priveste

achizitionare si pastrarea sarcinii de compensare.

Analiza interfetei Pt-PZT

In acest caz PZT a avut raportul Zr/Ti 20/80. Proba a fost realizata prin PLD pe suport monocristalin de

STO cu strat buffer de SRO. Electrodul de Pt a fost depus prin MBE, in straturi succesive, dupa fiecare

depunere realizandu-se analiza XPS pana cand grosimea Pt a ajuns la 10 nm si nu s-au mai putut

inregistra semnalele de la elementele componente ale PZT.

Fig. 7 variatia energiilor de legatura ale elementelor componente ale PZT cu grosimea stratului de Pt.

Fig. 7 releva faptul ca la interfata Pt-PZT apare o curbura a benzilor de energie pe masura de stratul de

Pt devine mai gros. Curbura este de circa 0.5-0.6 eV spre energii de legatura mai mari, ceea ce

sugereaza o curbura in sus a benzilor de energie, ceea ce inseamna depletie de electroni si acumulare de

goluri.

Sample Pb1/(Zr+Ti2) O1/(Zr+Ti2) Zr/(Zr+Ti2)

as introduced 1.188 2.806 0.354

annealed at 400 °C 1.076 2.860 0.290

2 Å Pt 1.060 2.549 0.278

4 Å Pt 1.147 2.732 0.302

8 Å Pt 1.323 2.879 0.327

16 Å Pt 1.294 3.061 0.333

24 Å Pt 1.208 3.140 0.344

40 Å Pt 1.446 3.932 0.407

100 Å Pt 1.266 4.162 0.369 Analiza chimica facuta pe baza tabelului de mai sus releva o usoara deficienta de oxigen la suprafata.

Tot din masuratori XPS a fost determinata pozitia nivelului Fermi fata de banda de valenta, la

aproximativ 1 eV, ceea ce sugereaza o conductie de tip p. Ar rezulta ca Pt depusa prin MBE este

contact ohmic pe aceasta proba PZT

Analiza de microscopie electronica a relevat insa faptul ca stratul PZT nu este de cea mai ridicata

calitate.

Fig. 8 Imagini de microscopie electronica prin transmisie ale unui strat PZT20/80 depus pe suport

monocristalin de STO si cu electrod superior de Pt depus prin MBE.

Fig. 8 arata ca stratul de PZT are semnificative variatii de densitate, datorate fie prezentei unor pori fie

datorita variatiilor in raportul Zr/Ti. Aceasta poate avea impact atat asupra pozitiei nivelului Fermi cat

si asupra curburii de benzi la interfata PZt-Pt.

Calitatea granulara a stratului PZT a fost confirmata si prin AFM, conform fig. 9.

Fig. 9 Imagine AFM a probei pe care ulterior a fost depus strat de Pt prin MBE.

Prezenta feroelectricitatii a fost confirmata prin masuratori PFM, conform fig. 10.

Fig. 10 Analiza PFM pe proba pe care ulterior a fost depusa Pt prin MBE. Stanga sus-ciclul de

histerezis in faza; dreapta sus-harta polarii; stanga jos-rezultatul polarii.

Fig. 10 demonstreza ca proba este feroelectrica si poate fi polata cu polarizarea orientata sus sau jos.

Proba nepolata poseda insa o orientare aleatoare a domeniilor feroelectrice, ceea ce iarasi poate avea

impact asupra curburii de benzi la interfata PZT-Pt.

Pe alta proba PZT depusa pe suport monocristalin de STO a fost depusa Pt pe jumatate de suprafata

prin MBE apoi a fost studiata capacitatea de raspuns piezoelectriv prin PFM. Rezultatele sunt

prezentate in fig. 11.

Topography Piezoresponse Amplitude

Platina PZT

Piezoresponse Phase

Fig. 11 Studiu PFM la trecerea de pe electrodul

de Pt pe suprafata libera.

Sub Pt se constata o orientare aleatoare a polarizarii in timp ce pe suprafata libera se constata o

orientare uniforma a polarizarii. Acest comportament s-ar putea explica prin faptul ca suprafata libera

este izolata de electrodul inferior de SRO, iar polarizarea este stabilizata prin adsorptia pe suprafat

libera a speciilor incarcate din atmosfera. Electrodul de Pt depus prin MBE intra insa in contact cu

stratul de SRO inferior, scurt-circuitand astfel stratul de PZT. In aceasta situatie, sarcinile de

compensare a polarizarii existente la interfetele cu cei doi electrozi se anihileaza reciproc ceea ce duce

la orientarea aleatoare a polarizarii.

Rezultatul de mai sus sugereaza faptul ca starea de monodomeniu este stabila atat timp cat nu exista

canale de scurt-circuit intre cei doi electrozi care sa duca la compensarea reciproca a sarcinilor de

polarizare. Daca aceste sarcini nu sunt izolate spatial una de alta atunci campul de depolarizare nu mai

poate fi anihilat si ordinea monodomenica se transforma in stare polidomenica.

Diseminare

Publicate:

“Interface controlled photovoltaic effect in epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 films with tetragonal structure”,

L. Pintilie, C. Dragoi, and I. Pintilie,

Source: JOURNAL OF APPLIED PHYSICS Volume: 110 Issue: 4 Article Number: 044105 DOI:

10.1063/1.3624738 Published: AUG 15 2011

“X-ray photoelectron spectroscopy of pulsed laser deposited Pb(Zr,Ti)O3-d”,

C. Dragoi, N. G. Gheorghe, G. A. Lungu, L. Trupina, A. G. Ibanescu, and C. M. Teodorescu

Source: PHYSICA STATUS SOLIDI A-APPLICATIONS AND MATERIALS SCIENCE Volume:

209 Issue: 6 Pages: 1049-1052 DOI: 10.1002/pssa.201127740 Published: JUN 2012

Pizeoelectric epitaxial sol-gel Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 film on Si(001)

Autori: S. Yin, G. Le Rhun, E. Defay, B. Vilquin, G. Niu, Y. Robach, C. Dragoi, L. Pintilie

Book Group Author(s): IEEE

Conference: 21st IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics held jointly with

11th European Conference on the Applications of Polar Dielectrics and 4th Conference on

Piezoresponse Force Microscopy and Nanoscale Phenomena in Polar Materials Location: Univ Aveiro,

Aveiro, PORTUGAL Date: JUL 09-13, 2012

Sponsor(s): IEEE; IEEE, Ultrason, Ferroelect & Frequency Control (UFFC) Soc

Source: 2012 INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON APPLICATIONS OF FERROELECTRICS

HELD JOINTLY WITH 11TH IEEE ECAPD AND IEEE PFM (ISAF/ECAPD/PFM) Book Series:

IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics Published: 2012

In preparare:

“Comparison of the electric properties of PZT thin films with different Zr/Ti ratios and deposited by

different methods on different substrates”

To be submitted to Thin Solid Films

“Effect of the electrode metal on the electric properties of the PZT films with Zr/Ti ratio of 52/48”

To be submitted to Applied Surface Science

Conferinte:

Conferinta – “ECCG -4”, Glasgow, UK, 17-20 iunie 2012-poster

“Influence of deposition method on structural and electrical properties of PZT thin films growth on Si

substrate”.

Autori: C. Dragoi, Y. Shi, L.Trupina, I. Pasuk, I. Pintilie, G. Le Rhun, L. Pintilie

Conferinta – “European Conferince on Composite Materials (ECCM 15)”, Venetia, Italia, 25-28

iunie 2012-poster

“Multiferroic behavior on symmetric and nonsymmetric heterostructures based on Pb(Zr0.2Ti0.8) O3 –

CoFe2O4”.

Autori: C. Dragoi, G. Ibanescu, A.Filimon, I. Pintilie and L. Pintilie.

Conferinta – “Electroceramics XIII”, Twente, Olanda, 24-27 iunie 2012-poster

“Preparation and characterization of double perovskite Sr2Fe MoO6 by various methods”

Autori: M. Cernea, L.Trinca, G.Ibanescu, A. Iuga, L.Pintilie

Conferinta ECAPAD-ISAF-PFM, 9-13 iulie, Aveiro, Portugalia-oral

„EFFECT OF ELECTRODE INTERFACES ON THE MACROSCOPIC ELECTRICAL

PROPERTIES OF EPITAXIAL Pb(Zr,Ti)O3 and BaTiO3 FILMS”

Autori: Lucian Pintilie, Georgia Ibanescu, Cristina Dragoi, Marius Husanu, Iuliana Pasuk, Raluca

Damina and Ioana Pintilie

“Conferinta Intrenationala ROCAM 2012 (Editia a saptea)”,

"Comparison Between Electrical Properties of Pb(Zr,Ti)O3 and BaTiO3 Capacitors with Bottom

SrRuO3 Contact and Different Metals as Top Electrode"

Autori:G.Ibanescu, C. Dragoi, I. Pintilie, L. Pintilie-oral

"Structural, Electric and Magnetic Properties of Pb(Zr0.2Ti0.8)O3 – CoFe2O4 Heterostructures"

Autori: C.Chirila, G.Ibanescu, L. Hrib, A. Filimon, R. Negrea, I.Pasuk, V. Kuncser, I. Pintilie and

L.Pintilie-oral

Dl. Gwenael Le Rhun, responsabilul echipei franceze, a participat cu o lectie invitata la conferinta

ROCAM 2012, tinuta la Brasov in perioada 28-31 august. Pe 27 august a intreprins o vizita in institut.

Lucrare comuna prezentata la ROCAM

Toward Integration of Epitaxial Piezoelectric Thin Films on Silicon Substrate for MEMS Applications

Autori: G. Le Rhun, S. Yin, C. Dragoi, L. Trupina, J. Abergel, B. Vilquin, Y. Robach, E. Defay, L.

Pintilie

Conferinta EMRS 2013, Mai, Strasbourg, Franta, 27-31 mai 2013-invitata

Electric properties of epitaxial ferroelectric films with perovskite structure and different metals as top

electrodes

Autori : L. Pintilie, G. A. Ibanescu, C. Chirila, L. Hrib, L. Trupina, M. Cernea, I. Pintilie, R. Negrea, C.

Ghica

Workshop: “Electronically-active Interfaces”, Ameland, 16-21 June 2013

Investigation of metal-ferroelectric interfaces of PbZr0.52Ti0.48O3 thin films grown on Si substrate

Autori: C. Chirila, Y. Shi, L. Trupina, R. Negrea, C Ghica, I. Pasuk, I. Pintilie, G. Le Rhun and L.

Pintilie

Concluzii Avand in vedere rezultatele obtinute pe perioada de derulare a proiectului consideram ca obiectivele

acestuia au fost atinse. Suprafata/interfata straturilor subtiri feroelectrice a fost investigata cu diferite

tehnici microscopice cum ar fi AFM/PFM, XPS, TEM iar rezultatele analizelor

compozitionale/structurale de la suprafata/interfata au fost corelate cu rezultatele masuratorilor

electrice macroscopice. S-a putut constata faptul ca marimea si orientarea polarizarii are un efect

decisiv asupra curburii benzilor electronice precum si asupra barierei de potential la suprafata libera sau

la interfata cu electrodul. Aceasta interactie interfata-polarizare este generata de catre procesul de

compensare al sarcinii de polarizarea. Aceasta este o sarcina fixa distribuita intr-un plan situat foarte

aproape de interfata. Anihilarea campului de depolarizare generat de aceasta sarcina si mentinerea starii

de monodomeniu necesita compensarea rapida a sarcinii legate cu sarcina libera, pe de o parte, precum

si mentinerea sarcinii de compensare in aceeasi zona spatiala in care se gaseste si sarcina legata de

polarizarea. Cele doua deziderate sunt indeplinite de catre interfete electrod-feroelectric care actioneaza

similar contactelor Schottky, asigurand o bariera de potential suficient de mica pentru a permita injectia

rapida a sarcinii de compensare, si suficinet de mare pentru a mentine aceasta sarcina in feroelectric.

Studiile au fost efectuate pe diferite filme de PZT, cu raporate Zr/Ti diferite, depuse prin tehnici diferite

pe suporti diferiti. Interesul partenerului roman a fost catre PZT tetragonal, cu raport Zr/Ti 20/80,

crescut epitaxial prin PLD pentru aplicatii de memorie nevolatila, in timp ce interesul partenerului

francez a fost catre PZT la granita morfotropica, cu raport Zr/Ti 52/48, crescut prin sol-gel pentru

aplicatii piezoelectrice. Combinarea celor doua interese de cercetare a dus la un studiu detaliat al

proprietatilor straturilor de PZT cu rapoarte Zr/Ti diferite, crescute prin metode diferite si cu diferite

metale ca electrozi. Colaborarea a fost benefica ambilor parteneri si a constat in:

- Depuneri PLD de SRO si PZT20/80-partea romana

- Depuneri de PZT52/48 prin sol-gel-partea franceza

- Depuneri de electrozi SRO, Pt, Ir-partea romana

- Depuneri de electrozi Ru-partea franceza

- Masuratori XPS, AFM/PFM, TEM-partea romana

- Masuratori electrice la temperatura camerei-partea franceza

- Masuratori electrice cu temperatura variabila-partea romana

Au fost efectuate mai multe vizite intre cei doi parteneri, dupa cum urmeaza:

- Dr. Cristina Chirila-vizita de lucru la partenerul francez in 2012

- Yin Shi-vizita la partenerul roman in 2012

- Dr. Gwenael Le Rhun-participare la conferinta ROCAM 2012

- Dr. Lucian Pintilie-vizita la partenerul francez in 2013

Consideram ca aceasta colaborare poate fi continuata in viitor, fie in cadrul altor programe de finantare,

fie in cadrul aceluiasi program cu conditia ca si partenerul francez sa primeasca finantare pentru proiect

intrucat pentru proiectul incheiat nu a primit nici un fel de fonduri, fiind obligat sa acopere chetuielile

specifice din alte surse.

Intocmit

Dr. Pintilie Lucian

Director de proiect, din partea INCDFM