Films piézoélectriques sans plomb par une approche sol gel et applications potentielles dans les MEMS - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2016

Lead-free piezoelectric films prepared by sol-gel and potential applications in MEMS

Films piézoélectriques sans plomb par une approche sol gel et applications potentielles dans les MEMS

Résumé

Lead based materials are widely used in microelectronic industry due to their ferroelectric and piezoelectric properties. However, due to lead toxicity, it has recently desired to develop lead-free piezoelectric materials for environmental protection. The aim of this work is to synthesize a lead-free piezoelectric material by sol-gel method: Bi0.5Na0.5TiO3. BNT films were deposited by spin coating on Pt/TiOx/SiO2/Si substrate. The films were dried at 100ºC on a hot-plate after each layer deposition. Rapid thermal process (RTP) was used for the densification and crystallization of BNT films. Thus a pyrolysis step is applied to densify the dried film; the temperature was set at 200ºC. The film annealed at 700ºC is well crystallized in the perovskite phase. Macroscopic and local electrical characterizations showed promising dielectric, ferroelectric and piezoelectric properties.
Les composés à base du plomb sont très utilisés dans l'industrie microélectronique en raison de leurs propriétés ferroélectriques et piézoélectriques. Cependant, en raison de la toxicité du plomb, la recherche est dirigée vers le développement des matériaux piézoélectriques « écologiques » (sans plomb). L’objectif de ce travail consiste donc à synthétiser par procédé sol-gel un matériau piézoélectrique écologique : le Bi0.5Na0.5TiO3 (BNT). Les films minces ont été déposés à l’aide d’une tournette sur des substrats de Pt/TiOx/SiO2/Si. Une étape de séchage sur plaque est appliquée à 100ºC après chaque dépôt. L’utilisation du procédé thermique rapide (RTP) permet la densification et la cristallisation de BNT. Ainsi une pyrolyse est appliquée après le séchage pour densifier le film ; la température a été fixée à 200ºC. Enfin un recuit à 700ºC a permis la cristallisation des films dans la structure pérovskite. Les résultats de caractérisations électriques macroscopiques ainsi que les caractérisations à l’échelle locale ont mis en évidence des performances diélectrique, ferroélectrique et piézoélectrique encourageantes.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03461567 , version 1 (01-12-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03461567 , version 1

Citer

Sara Abou Dargham. Films piézoélectriques sans plomb par une approche sol gel et applications potentielles dans les MEMS. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambresis; Université Libanaise, 2016. Français. ⟨NNT : 2016VALE0031⟩. ⟨tel-03461567⟩
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