Titre original :
Development of High Performance Piezoelectric AlScN for Microelectromechanical Systems: Towards a Ferroelectric Wurtzite Structure
Contenu du livre :
L'utilisation de films minces piézoélectriques et ferroélectriques est une approche prometteuse pour augmenter de manière significative la fonctionnalité des systèmes microélectromécaniques (MEMS) et de la microélectronique en général. Puisque la performance du dispositif est directement liée aux propriétés du film fonctionnel, des matériaux piézoélectriques et ferroélectriques nouveaux ou améliorés peuvent permettre une innovation technologique substantielle.
Cette thèse s'est concentrée sur l'amélioration des propriétés piézoélectriques de l'AlN en formant des solutions solides avec le ScN et comprend la première observation expérimentale de la ferroélectricité dans l'AlScN, et donc la première découverte de la ferroélectricité dans un matériau à base de semi-conducteur III-V en général. Par rapport à l'AlN, des coefficients piézoélectriques jusqu'à 450% plus élevés ont été réalisés dans l'AlScN, avec d33f atteignant un maximum de 17,2 pm/V et e31f atteignant 3,2 C/m. Dans ce contexte, l'identification et la rectification ultérieure d'une instabilité morphologique majeure dans l'AlScN qui devient plus prononcée avec l'augmentation de la teneur en Sc ont été rapportées.
Ainsi, des films exempts d'inhomogénéités morphologiques avec des propriétés piézoélectriques proches de l'idéal ont pu être déposés jusqu'à 0,43 % de ScN. Le contrôle de la contrainte intrinsèque du film a été démontré dans une large gamme allant d'une forte traction à une forte compression pour toutes les teneurs en Sc étudiées.
L'amélioration des coefficients piézoélectriques et la possibilité de contrôler les contraintes ont permis de fabriquer des structures MEMS suspendues avec des coefficients de couplage électromécanique améliorés de plus de 320 % par rapport à l'AlN. La ferroélectricité dans l'AlScN a été observée à partir d'une teneur en ScN de 27 %.
Son émergence était liée à la même évolution progressive de la structure wurtzite initiale vers la structure hexagonale en couches qui entraîne également l'amélioration des coefficients piézoélectriques tout en augmentant la teneur en Sc. L'AlScN ferroélectrique a permis la première observation expérimentale de la polarisation spontanée de la structure wurtzite et c.
Autres informations sur le livre :
| ISBN : | 9783750431423 |
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| Reliure : | Broché |
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