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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.3.2016.tde-26082016-154730
Document
Author
Full name
Marcus Vinicius Pelegrini
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Pereyra, Inês (President)
Dirani, Ely Antonio Tadeu
Fantini, Marcia Carvalho de Abreu
Mansano, Ronaldo Domingues
Simões, Alexandre Zirpoli
Title in Portuguese
Deposição e caracterização de filmes de titanato de estrôncio e bário (Ba0,5Sr0,5(TiO3)) visando a sua utilização na fabricação de defasadores variáveis operando em 60 GHZ.
Keywords in Portuguese
Bário
Defasadores
Filmes finos (Propriedades físico-químicas)
Ondas milimétricas
Abstract in Portuguese
Este trabalho, realizado junto ao Grupo de Novos Materiais e Dispositivos (GNMD) pertencente ao Laboratório de Microeletrônica (LME) da Universidade de São Paulo, teve como objetivo correlacionar algumas propriedades físico-químicas de filmes finos de Ba1-XSrxTiO3 (BST), obtidos pela técnica de pulverização catódica reativa (sputtering), com os parâmetros de deposição, visando a fabricação de defasadores inteligentes operando em 60 GHz. Propriedades como cristalinidade e composição química foram estudadas e relacionadas com o tipo de substrato sobre o qual os filmes finos de BST foram depositados, e com os diversos parâmetros de deposição variados. Foi observada uma forte influência dos parâmetros de deposição, principalmente da temperatura e do tipo de substrato, na cristalinidade dos filmes. Os filmes depositados sobre cobre são mais cristalinos do que aqueles depositados sobre Si. Já a composição química dos filmes não variou significativamente, mantendo-se próxima à do alvo de sputtering utilizado, independentemente do substrato ou das condições de deposição. As propriedades elétricas dos filmes fabricados foram extraídas de capacitores de placas paralelas construídos utilizando o BST como dielétrico linear. As curvas de capacitância vs tensão a 1 MHz destes capacitores permitiram determinar uma variação de tunabilidade de até 44 %, para uma permissividade elétrica relativa de 310, valores estes compatíveis com aqueles encontrados na literatura. As propriedades elétricas dos filmes produzidos permitiram projetar um defasador de 1,3 mm2, com uma figura de mérito de 30º/dB para uma defasagem de 360º.
Title in English
Deposition and characterization of barium strontium titanate thin films (Ba0,5Sr0,5(TiO3)) aiming its use in phase shifter fabrication working at 60 GHz.
Keywords in English
Barium strontium titanate
Millimeter waves
Phase shifter
Abstract in English
This work, performed at the New Materials and Devices Group (GNMD) of the Microelectronics Laboratory of the Polytechnic School of the University of São Paulo, has the objective to correlate reactive sputtered-BST thin films to its deposition parameters, aiming to produce a 60 GHz tunable phase shifter. Thin film crystallinity and stoichiometry were correlated with sputtering deposition parameters and the type of substrate. A strong influence of the sputtering parameters was observed on BST crystallinity, mainly the temperature and the type of substrate. Thin films on copper are more crystalline than on Si (100). The stoichiometry, on the other hand, did not change as function of the deposition parameters or the substrate in both cases. The thin films electrical properties were obtained by capacitance vs voltage measurements, with the BST as linear dielectric of a parallel plate capacitor. The capacitors 1 MHz C-V characterization showed tunabilities as high as 44%, for an electrical permittivity of 310. These properties allowed a phase shifter project, resulting a 1,3 mm2 device with a figure of merit of 30 º/dB for 360 º phase shift.
 
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Publishing Date
2016-08-29
 
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