Experimentelle Untersuchungen zur nichtlinearen Dynamik ferroelektrischer dünner Schichten und Ferroelektrikum/Halbleiter-Schichtstrukturen in schwingungsfähigen Systemen

Abstract

Experimentelle Möglichkeiten zur Charakterisierung von nm-dünnen ferroelektrischen Schichten und Ferroelektrikum/Halbleiter-Schichtstrukturen mit den Effekten der nichtlinearen Dynamik werden vorgestellt. Die Dünnschichtstruktur wird dazu in einem Schwingkreis als Kondensator betrieben. Durch die Aufnahme von Zeitreihen und Amplituden-Frequenz-Charakteristiken (Resonanzfrequenzverschiebung) kann das Verhalten analysiert und den theoretischen Betrachtungen der nichtlinearen Dynamik gegenübergestellt werden. Die Ausprägung der ferroelektrischen Hysterese und deren Veränderung bei steigender und anhaltender Belastung kann durch die Amplituden-Frequenz-Charakteristik sehr detailliert wiedergegeben werden. Zeitreihenanalysen erlauben eine Trennung der Einflüsse der einzelnen nichtlinearen Komponenten mit den jeweils wirksamen Zeitkonstanten. Die Arbeit schließt mit Vorschlägen zum systematischen Einsatz der vorgestellten Methoden zur erweiterten Charakterisierung ferroelektrischer Dünnschichtstrukturen.