Araştırma Makalesi
PDF Mendeley EndNote BibTex Kaynak Göster

Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi

Yıl 2021, Cilt 37, Sayı 3, 468 - 478, 30.12.2021

Öz

Sol-jel tekniğiyle hazırlanan bizmut tabaka yapılı bir ferroelektrik olan stronsiyum bizmut tantalat (SrBi2Ta2O9 (SBT)) ince filmin elektriksel özellikleri ve mikro yapı özellikleri arasındaki ilişki araştırılmıştır. SBT ince filmin yüzey mikro yapı özellikleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ile incelenmiştir. Yüzey morfolojisi incelemesinden değişik şekilli homojen olmayan bir zerre boyutu dağılımı gözlendi. Kristal yapı x-ışını kırınımı metodu (XRD) ile araştırılmıştır. XRD kırınım deseninde ince filmin (115) yönünde baskın polikristal şeklinde kristallendiği gözlenmiştir. Kapasitans özellikleri kapasitans-gerilim (C-V) ölçümü ile yapılarak değerlendirilmiş; ve yaklaşık simetrik bir kelebek tipi histerise eğrisi gözlenmiştir. Ferrelektrik özellikleri kutuplanma (polarizasyon, P)-gerilim (V) ölçülerek analiz edilmiştir. Bu bağlamda P-V histerise eğrisindeki zayıf ferroelektrik özellikler zerre boyutundaki farklılıklara, gözenekliliğe ve yüksek kaçak akıma atfedilmiştir.  Kaçak akım davranışı akım yoğunlu-elektrik alan (J-E) ölçümüyle araştırılmıştır. Burada düşük alanlarda kaçak akımdaki ani artışın farklı boyut ve şekillerdeki zerrelerden dolayı oluşan yüzey pürüzlülüğü ve fazla miktardaki gözeneklerle ilişkilendirilmiştir.  Kısaca zayıf elektriksel davranışın küçük zerre boyutuna,  zerre sınırları arasındaki amorf fazın varlığına, yüksek kusur yoğunluklarına, gözenek yoğunluğuna, film/elektrot ara yüzeyinin zayıf kalitesine ve ince filmin yüzey pürüzlülüğüne bağlanmıştır. Sonuç olarak SBT ince filmin mikro yapı oluşumu ve özelliklerinin ferroelektrik ve elektriksel özellikler üzerinde kritik bir etkiye sahip olduğu vurgulanmıştır. 

Kaynakça

  • [1] Ishiwara, H. 2000. Current Status and Prospects of FET-Type Ferroelectric Memories, FED Journal, 11 (2000), 27- 40.
  • [2] Paz de Araujo, C. A., Cuchiaro, J. D., McMillan, L. D., Scott, M. C., Scott, J. F. 1995. Fatigue Free Ferroelectric Capacitors with Platinum Electrodes, Nature, 374 (1995), 627- 629.
  • [3] Kim, S.K., Miyayama, M., Yanagida, M. 1994. Electrical Anisotropy of BaBi4Ti4O15 Single Crystal, Journal of the Ceramic Society of Japan, 102 (1994), 722-726.
  • [4] Bozgeyik, M. S. 2018. Barium Silicate Modified Strontium Bismuth Tantalate Ferroelectric Thin Films, Chinese Journal of Physics, 56 (2018), 40–45.
  • [5] Hsu, F. Y.,Leu, C. C., Chien, C. H., Hu, C. T. 2006. Influence of Ta Content on the Physical Properties of SrBi2Ta2O9 Ferroelectric Thin Films, Material Research Society, 21 (2006), 3124-3133.
  • [6] Hu, G. D.,Wilson, I. H., Xu, J. B., Li, C. P., Wong, S. P. 2000. Low Temperature Preparation and Characterization of SrBi2Ta2O9 Thin Films on (100) Oriented LaNiO3 Electrodes, Applied Physics Letters, 76 (2000), 1758.
  • [7] Bozgeyik, M. S., J.S. Cross, H. Ishiwara, Shinozaki, K. 2010. Characteristics of Metal-Ferroelectric- Insulator-Semiconductor Structure Using Sr0.8Bi2.2Ta2O9 and Sr0.8 Bi2.2Ta2O9 -BaZrO3 for Ferroelectric Gates, Microelectronic Engineering B, 87 (2010), 2173–2177.
  • [8] Chou, H. Y., Chen, T. M., Tseng, T. Y. 2003. Electrical and Dielectric Properties of Low-Temperature Crystallized Sr0.8Bi2.6Ta2O9+x Thin Films on Ir/SiO2/Si Substrates, Materials Chemistry and Physics, 82 (2003), 826-830.
  • [9] Li, A.,Wu, D., Ling, H., Yu, T., Wang, M., Yin, X., Liu, Z., Ming, N. 2000. Effect of Excess Bismuth on the Microstructure and Electrical Properties of Strontium BismuthTantalate (SBT) Thin Films, Thin Solid Films, 375 (2000), 215-219.
  • [10] Li, A.,Wu, D., Ling, H., Yu, T., Yin, X. Y., Liu, Z., Ming, N. 2000. Effect of Processing on the Characteristics of SrBi2Ta2O9 Films Prepared by Metalorganic Decomposition, Journal of Applied Physics, 88 (2000), 1035-1041.
  • [11] Zhu, X., Zhu, T., Ming, N. 2001. Microstructure of Grain Boundaries in (001) Oriented Strontium Bismuth Tantalate Thin Films Grown by Pulsed Laser Deposition, Applied Physics, 72 (2001), 503- 507. [12] Zubko, P.,Jung, D. J., Scott, J. F. 2006. Electrical Characterization of PbZro.4Ti0.6O3 Capacitors, Journal of Applied Physics, 100 (2006), 114113-1.
  • [13] Simões, A. Z.,RamÍrez, M. A., Longo, E., Varela, J. A. 2008. Leakage Current Behavior of Bi3.25La0.75Ti3O12 Ferroelectric Thin Films Deposited on Different Bottom Electrodes, Materials Chemistry and Physics, 107 (2008), 72-76.
  • [14] Hu, H.,Krupanidhi, S. B., 1994. Current Voltage Characteristic of Ultra fine Grained Ferroelectric Pb(Zr,Ti)O3 Thin Films, Material Research Society 9 (1994), 1484-1498.
  • [15] Young, C.,Young, K., Gon, H., Jinsa, K., Choon-Nam, C., Chung-Hyeok, K. 2008. The International Conferance On Electrical Engineering, July 6-10, Japan, No.P.119.
  • [16] Celinska, J.,Joshi, V., Narayan, S., McMillian, L., Paz de Araujo, C. 2003. Effect of Scaling the Film Thickness on the Ferroelectric Properties of SrBi2Ta2O9 Ultra Thin Films. Applied Physics Letters, 82 (2003), 3937-3939.
  • [17] Pintile, L.,Vrejoiu, I., Hesse, D., Lerhun, G., Alexe, M. 2007. Ferroelectric Polarization Leakage Current Relation in High Quality Epitaxial Pb(Zr,Ti)O3 Film, Physical Review, B 75 (2007), 104103.
  • [18] Simões, A. Z.,Ries, A., Stojanovic, B. D., Biasotto, G., Longo, E., Varela, J. A. 2007. Electrical Properties of Lanthanum Doped Bi4Ti3O12 Thin Films Annealed in Different Atmospheres, Ceramics International, 33 (2007), 1535-1541.
  • [19] Bozgeyik, M.S.,Jeffrey, S. C., Ishiwara, H., Shinozaki, K. 2009. Ferroelectric Properties of BaZrO3 Doped Sr0.8Bi2.2Ta2O9 Thin Films, Japanese Journal of Applied Physics, 49 (2009), 061403-1. [20] Bozgeyik, M.S.,Jeffrey, S. C., Ishiwara, H., Shinozaki, K. 2009. Effect of Ba and Zr Doping in Sr0.8Bi2.2Ta2O9 Thin Films, Materials Science and Engineering B, 161 (2009), 130–133.
  • [21] Chen, T.M.,Chou, H. Y., Tseng, T. Y. 2003. Electrical and Dielectric Properties of Low Temperature Crystallized Sr0.8Bi2.6Ta2O9+xThin Films on Ir/SiO2/Si Substrates, 82 (2003), 826-830. [22] Zhao, Y. P.,Wang, G. C., Lu, T. M., Palasantzas, G., Hosson, M. D. 1999. Surface Roughness Effect on Capacitance and Leakage Current of an Insulating Film, Physical Review B, 60 (1999), 9157-9163.
  • [23] Yang, J. K., Kim, W. S., Park, H. H.2001. Effect of Grain Size of Pb(Zr0.4Ti0.6)O3 Sol-jel Drived Thin Films on the Ferroelectric Properties, Applied Surface Science, 544 (2001), 544-548.
  • [24] Leu, C. C.,Chen, C. Y., Chien, C. H., Chang, M. N., Hsu, F. Y., Hu, C. T.2003. Domain Structure Study of SrBi2Ta2O9 Ferroelectric Thin Films by Scanning Capacitance Microscopy, Applied Physics Letters, 83 (2003), 3493-3495.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Bölüm Makaleler
Yazarlar

Nurvet KIRKGEÇİT (Sorumlu Yazar)
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri, Malzeme Mühendisliği Bölümü, Kahramanmaraş
0000-0002-4568-6582
Türkiye


Mehmet S. BOZGEYİK Bu kişi benim
KAHRAMANMARAŞ SÜTÇÜ İMAM ÜNİVERSİTESİ, FEN-EDEBİYAT FAKÜLTESİ, FİZİK BÖLÜMÜ
Türkiye

Yayımlanma Tarihi 30 Aralık 2021
Yayınlandığı Sayı Yıl 2021, Cilt 37, Sayı 3

Kaynak Göster

Bibtex @araştırma makalesi { erciyesfen410834, journal = {Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi}, issn = {1012-2354}, address = {ERCİYES ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ 38039 Kayseri, TÜRKİYE}, publisher = {Erciyes Üniversitesi}, year = {2021}, volume = {37}, number = {3}, pages = {468 - 478}, title = {Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi}, key = {cite}, author = {Kırkgeçit, Nurvet and Bozgeyik, Mehmet S.} }
APA Kırkgeçit, N. & Bozgeyik, M. S. (2021). Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi . Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi , 37 (3) , 468-478 . Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/67552/410834
MLA Kırkgeçit, N. , Bozgeyik, M. S. "Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi" . Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37 (2021 ): 468-478 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/erciyesfen/issue/67552/410834>
Chicago Kırkgeçit, N. , Bozgeyik, M. S. "Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi". Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37 (2021 ): 468-478
RIS TY - JOUR T1 - Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi AU - Nurvet Kırkgeçit , Mehmet S. Bozgeyik Y1 - 2021 PY - 2021 N1 - DO - T2 - Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi JF - Journal JO - JOR SP - 468 EP - 478 VL - 37 IS - 3 SN - 1012-2354- M3 - UR - Y2 - 2021 ER -
EndNote %0 Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi %A Nurvet Kırkgeçit , Mehmet S. Bozgeyik %T Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi %D 2021 %J Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi %P 1012-2354- %V 37 %N 3 %R %U
ISNAD Kırkgeçit, Nurvet , Bozgeyik, Mehmet S. . "Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi". Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi 37 / 3 (Aralık 2021): 468-478 .
AMA Kırkgeçit N. , Bozgeyik M. S. Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2021; 37(3): 468-478.
Vancouver Kırkgeçit N. , Bozgeyik M. S. Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi. 2021; 37(3): 468-478.
IEEE N. Kırkgeçit ve M. S. Bozgeyik , "Mikroyapının Stronsiyum Bizmut Tantalat İnce Filmlerin Ferroelektrik ve Elektriksel Özelliklerine Etkisi", Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, c. 37, sayı. 3, ss. 468-478, Ara. 2021

✯ Etik kurul izni gerektiren, tüm bilim dallarında yapılan araştırmalar için etik kurul onayı alınmış olmalı, bu onay makalede belirtilmeli ve belgelendirilmelidir.
✯ Etik kurul izni gerektiren araştırmalarda, izinle ilgili bilgilere (kurul adı, tarih ve sayı no) yöntem bölümünde, ayrıca makalenin ilk/son sayfalarından birinde; olgu sunumlarında, bilgilendirilmiş gönüllü olur/onam formunun imzalatıldığına dair bilgiye makalede yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, makalelerde Araştırma ve Yayın Etiğine uyulduğuna dair ifadeye yer verilmelidir.
✯ Dergi web sayfasında, hakem, yazar ve editör için ayrı başlıklar altında etik kurallarla ilgili bilgi verilmelidir.
✯ Dergide ve/veya web sayfasında, ulusal ve uluslararası standartlara atıf yaparak, dergide ve/veya web sayfasında etik ilkeler ayrı başlık altında belirtilmelidir. Örneğin; dergilere gönderilen bilimsel yazılarda, ICMJE (International Committee of Medical Journal Editors) tavsiyeleri ile COPE (Committee on Publication Ethics)’un Editör ve Yazarlar için Uluslararası Standartları dikkate alınmalıdır.
✯ Kullanılan fikir ve sanat eserleri için telif hakları düzenlemelerine riayet edilmesi gerekmektedir.