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Dielektrika in epitaktischen Volloxid-Varaktoren für Mikrowellen-Anwendungen

Zeinar, Lukas (2021):
Dielektrika in epitaktischen Volloxid-Varaktoren für Mikrowellen-Anwendungen. (Publisher's Version)
Darmstadt, Technische Universität,
DOI: 10.26083/tuprints-00014066,
[Ph.D. Thesis]

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Dielektrika in epitaktischen Volloxid-Varaktoren für Mikrowellen-Anwendungen.pdf
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Item Type: Ph.D. Thesis
Status: Publisher's Version
Title: Dielektrika in epitaktischen Volloxid-Varaktoren für Mikrowellen-Anwendungen
Language: German
Abstract:

In dieser Arbeit wurden Dünnschicht Volloxid-Varaktoren bestehend aus einer SrMoO3/BaxSr1-xTiO3/Platin/Gold Heterostruktur untersucht. Die epitaktischen Varaktoren wurden auf dem hochleitfähigen Oxid SrMoO3 mit einer Schichtdicke von bis zu 5 µm und der funktionalen dielektrischen Schicht BaxSr1-xTiO3 mit gepulster Laserablation gefertigt. Die epitaktische volloxid Bauweise ermöglicht die Nutzung funktionaler Schichten mit einer Dicke von weniger als 100 nm und zeigt hohe Steuerbarkeiten bei geringen Lithiumionen-Batterie Spannungen von 3,7 V. Die elektrischen Eigenschaften der Varaktoren hängen von der funktionalen dielektrischen Schicht ab. Aus diesem Grund wurde die Kristallstruktur, die Kationenstöchiometrie und die Oxidation der epitaktischen BaxSr1-xTiO3 -Schichten untersucht. Die elektrischen Eigenschaften, Steuerbarkeit, Permittivität und die Mikrowellenverluste wurden als Bewertungsparameter für die Optimierung des Wachstums genutzt. Epitaktische BaxSr1-xTiO3-Schichten mit erhöhtem Sauerstoffgehalt wurden bei Substrattemperaturen von 470 °C durch Optimierung der Laserenergiedichte und des Sauerstoffpartialdrucks erreicht. Diese Varaktoren zeigten eine höhe relative dielektrische Permittivität von über 300 und eine hohe Steuerbarkeit von über 3. Der Effekt der Titanstöchiometrie auf die Performanz der BaxSr1-xTiO3-Schichten wurde ebenfalls untersucht. Die erreichte elektrische Performanz der Volloxid-Varaktoren übertrifft die Performanz von konventionellen Varaktoren mit Platin-Bodenelektroden und polykristalliner funktionaler Schicht, was sie zu einer Innovation für die Verwendung in Mobilfunkgeräten macht.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
In this work, thin-film all-oxide SrMoO3/BaxSr1-xTiO3/Platinum/Gold varactors were investigated. The epitaxial varactor heterostructures with up to 5 µm thick highly conducting oxide SrMoO3 bottom electrode and functional tunable dielectric BaxSr1-xTiO3 were grown using pulsed laser deposition. The all-oxide varactors enable utilization of thin functional BaxSr1-xTiO3 layers with a thickness below 100 nm and show high tunability at low lithium ion battery voltages of 3.7 V. The performance of the varactors critically depends on the functional dielectric layer. For this reason, the crystal structure, cation composition, and oxidation of epitaxial BaxSr1-xTiO3 layers were investigated, using electric properties, tunability, permittivity and microwavelosses of the varactors as feedback parameters for the BaxSr1-xTiO3 growth optimization. Epitaxial BaxSr1-xTiO3 films with increased oxygen content were obtained at low growth temperature of 470 °C by optimization of laser energy fluence and the oxygen partial pressure. These varactors showed a high relative dielectric permittivity above 300 and high tunability above 3. The effect of titanium stoichiometry of the BaxSr1-xTiO3 layers on the varactor performance was investigated. The achieved performance of the all-oxide varactors is superior to conventional varactors with platinum bottom electrode and polycrystalline BaxSr1-xTiO3, and make them suitable for applications in microwave devices.English
Place of Publication: Darmstadt
Collation: XIV, 93 Seiten
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 500 Naturwissenschaften
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science
11 Department of Materials and Earth Sciences > Material Science > Advanced Thin Film Technology
TU-Projects: Bund/BMBF|03VP01150|ALOVA- Herstellung
Date Deposited: 22 Feb 2021 14:37
Last Modified: 22 Feb 2021 14:37
DOI: 10.26083/tuprints-00014066
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-140661
Referees: Alff, Prof. Dr. Lambert and Maune, Dr.-Ing. Holger
Refereed: 8 September 2020
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/14066
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