1. Use of epitaxial PZT thin films for La2/3Sr1/3MnO3 based MEMs devices on SrTiO3/Si
- Author
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Zhe Wang, G. Poullain, Bertrand Vilquin, Laurence Méchin, Victor Pierron, Laryssa Mirelly Carvalho De Araujo, Darrell G. Schlom, Carolina Adamo, Pedro Rojo Romeo, Christophe Cibert, Jacques Junior Manguele, B. Domengès, Equipe Electronique - Laboratoire GREYC - UMR6072, Groupe de Recherche en Informatique, Image et Instrumentation de Caen (GREYC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU), Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC), École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon, Department of Materials Science and Engineering, Cornell University, USA, Cornell University [New York], Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Normandie Université (NU)-École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Caen Normandie (UNICAEN), Normandie Université (NU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Normandie Université (NU)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche sur les Matériaux Avancés (IRMA), Normandie Université (NU)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Normandie Université (NU)-Institut national des sciences appliquées Rouen Normandie (INSA Rouen Normandie), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Rouen Normandie (UNIROUEN), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Normandie Université (NU)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), INL - Matériaux Fonctionnels et Nanostructures (INL - MFN), Institut des Nanotechnologies de Lyon (INL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-École Centrale de Lyon (ECL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and INL - Ingénierie et conversion de lumière (i-Lum) (INL - I-Lum)
- Subjects
Molecular beam epitaxial growth ,Micromechanical devices ,Materials science ,Epitaxial PZT ,Electromechanical effects ,Magnetic field measurement ,Dielectric polarisation ,Piezoelectric thin films ,Pulsed laser deposition ,Magnetic films ,Zirconium compounds ,PFM ,Lead compounds ,Epitaxy ,Lead zirconate titanate ,Lanthanum compounds ,7. Clean energy ,Dielectric losses ,Fabrication ,chemistry.chemical_compound ,[SPI]Engineering Sciences [physics] ,Epitaxial growth ,Electromechanical electrodes ,Expitaxial layers ,Thin film ,[SPI.NANO]Engineering Sciences [physics]/Micro and nanotechnologies/Microelectronics ,Electrodes ,ComputingMilieux_MISCELLANEOUS ,Measurement by laser beam ,Oxide electrodes ,business.industry ,Voltage measurement ,Sputter deposition ,Ferroelectricity ,Piezoelectricity ,Strontium compounds ,chemistry ,Optoelectronics ,business ,Piezoelectric MEMS ,Molecular beam epitaxy - Abstract
International audience; Lead zirconate titanate Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT) is a well know ferroelectric material with excellent piezoelectric properties, namely large piezoelectric coefficients, low leakage current and reliable performance, which makes it very suitable as an actuator material in Micro-ElectroMechanical Systems (MEMS). The performance of piezoelectric MEMS is, however, strongly dependent on the film quality. In the present work, the epitaxial growth of PZT is desired as it can help to reduce high-frequency losses, to allow for larger electromechanical coupling and to increase the final device sensitivity. We used an epitaxially grown conductive oxide bottom electrode, namely 45 nm thick La 2/3 Sr 1/3 MnO 3 (LSMO) films, deposited on SrTiO 3 buffered (001) silicon substrates using a combination of pulsed laser deposition and reactive molecular beam epitaxy techniques. The 500 nm thick c-axis oriented PZT layers were deposited at 600°C by magnetron sputtering on the LSMO films on STO/Si (001). The piezoelectric and ferroelectric properties of the PZT layers were studied by PiezoForce Microscopy on as-grown PZT films and Polarization versus Electric field measurements on samples covered with Pt top electrodes. The PZT films exhibited good piezoelectric and ferroelectric properties with a remanent polarization higher than 20 µC·cm −2 , which makes them suitable for the fabrication of piezoelectric MEMS based on doubly-clamped LSMO suspended structures.
- Published
- 2021
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