Sol-Gel Döner Kaplama Yöntemiyle Oluşturulmuş Ta2O5 İnce Film Kondansatörün Düşük Sıcaklık Bölgesi Dielektrik Özellikleri ve AC İletkenlik Davranışı

Abstract

Kalınlığı 75 nm olan tantal penta oksit (Ta2O5) ince film kondansatör Sol-Gel döner kaplama işlemi ile Corning cam taşıyıcılar üzerinde elde edildi ve film kondansatörün dielektrik sabiti ε¢, dielektrik kayıp faktörü ε² ve AC iletkenlik davranışı 193–293 K sıcaklık aralığında, 10 Hz–100 kHz frekans değerlerine bağlı olarak incelendi. Ta2O5 ince film kondansatörün dielektrik sabitinin, 1 kHz standart frekans değerinde, artan sıcaklığa bağlı olarak 7 ve 9 arasında değiştiği bulundu. Dielektrik sabitinin artan frekansla azalmakta ve artan sıcaklıkla artmakta olduğu belirlendi. Maksimum engel yüksekliği Wm, farklı sıcaklıklarda dielektrik kayıp faktörü ε" nün frekansa bağlılığından hesaplandı ve değeri sırasıyla 10 Hz–2 kHz ve 2 kHz–12 kHz frekans aralığı için 0,14 eV ve 0,093 eV olarak bulundu. Bu tip dielektrik özellikler taşıyıcı zıplama, yüzeylerarası ve dipolar polarizasyon mekanizmaları ile ilişkilendirildi. Ta2O5 ince film kondansatörün deneysel sonuçları, AC iletkenliğinin frekansa ve sıcaklığa bağlı olduğunu gösterdi. AC iletkenlik davranışının ωs kuvvet yasasına uyduğu ve artan sıcaklıkla s üstel ifadesinin azalmakta olduğu bulundu. AC iletkenliğin düşük frekans bölgesinde sıcaklığa bağlılığının engel üzerinden zıplamayla ilişkilendirilmiş (CBH) modeli ile uyumlu olduğu belirlendi.