DE102022212623A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms - Google Patents
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung (100) zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms, wobei die Vorrichtung (100) eine Heizvorrichtung (104) umfasst, die ausgebildet ist, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) bei einer zumindest teilweise durch eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) verschiedene Heizvorrichtung (104) erzeugten Temperatur unter 350° Celsius zu behandeln, wobei die Vorrichtung (100) eine Einrichtung (106) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst, wobei die Einrichtung (106) ausgebildet ist, ein elektrisches Feld mit einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke zu erzeugen, und den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit dem elektrischen Feld zu behandeln.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms.
- J. Wang, C. Salm, E. Houwman, M. Nguyen, and J. Schmitz, „Humidity and polarity influence on MIM PZT capacitor degradation and breakdown," in 2016 IEEE International Integrated Reliability Workshop (IIRW), 2016, pp. 65-68 offenbart, dass eine verlängerte Lebensdauer einer PZT-Dünnfilmes durch Wärme als auch durch ein elektrisches Feld erreichbar ist.
- Offenbarung der Erfindung
- Durch die Vorrichtung und das Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen wird eine Regenerationsbehandlung zur Erhöhung oder Wiederherstellung eines ursprünglichen Widerstands eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms nach einer Verringerung des Widerstandes durch dessen Verwendung bei niedrigen Temperaturen erreicht. Der höhere Widerstand verursacht weniger Leckstrom. Daher ist die Regenerationsbehandlung wünschenswert.
- Das Verfahren zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms sieht vor, dass der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm bei einer zumindest teilweise durch eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm verschiedene Heizvorrichtung erzeugten Temperatur unter 350° Celsius und bei gleichzeitiger Einwirkung eines elektrischen Feldes einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke auf den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm behandelt wird.
- Vorzugsweise ist die vorgegebene Temperatur 220° Celsius oder unter 220° Celsius.
- Der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm wird in einer Ausführungsform mit der Heizvorrichtung von außerhalb des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms erwärmt. Dies ermöglicht die Wärmeübertragung von außerhalb des Dünnfilms.
- Der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm wird in einer Ausführungsform mit der Heizvorrichtung im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm erwärmt. Dies verbessert die Wärmeübertragung.
- Vorzugsweise wird ein Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms bestimmt, wobei ein Ende der Regeneration erkannt wird, wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet. Dadurch wird der Dünnfilm mit mindestens dem gewünschten Widerstand hergestellt.
- Die Vorrichtung umfasst eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm verschiedene Heizvorrichtung, die ausgebildet ist, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm bei einer vorgegebenen Temperatur unter 350° Celsius zu behandeln, wobei die Vorrichtung eine Einrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst, wobei die Einrichtung ausgebildet ist, ein elektrisches Feld mit einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke zu erzeugen, und den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm mit dem elektrischen Feld zu behandeln.
- Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung eine Steuerung, die ausgebildet ist, die Heizvorrichtung und die Einrichtung zur Erzeugung des elektrischen Feldes dazu anzusteuern, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm für eine vorgegebene Behandlungszeit gleichzeitig zu behandeln.
- Die Vorrichtung ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die vorgegebene Temperatur unter 220° vorzugsweise unter 200° Celsius ist. Dadurch ist die Regeneration bei geringerer Wärme möglich. Durch das gleichzeitige Anlegen des elektrischen Feldes wird sichergestellt, dass eine Dauer der Regeneration unter einer Stunde ist.
- Die Vorrichtung ist in einer Ausführungsform dazu ausgebildet, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm mit einer Heizvorrichtung in der Nähe des der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms zu erwärmen. Dadurch kann der Dünnfilm von außen erwärmt werden.
- Die Vorrichtung ist in einer Ausführungsform dazu ausgebildet den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm mit einer Heizvorrichtung im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm zu erwärmen. Dadurch kann der Dünnfilm effizient von innen erwärmt werden.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, einen Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms zu bestimmen und ein Ende der Regeneration zu erkennen, wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet. Dadurch ist ein gewünschter Mindest-Widerstandswert einstellbar.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der folgenden Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar. In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Regeneration, -
2 ein Verfahren zur Regeneration. - In
1 ist eine Vorrichtung 100 zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 schematisch dargestellt. - Die Vorrichtung 100 umfasst eine Heizvorrichtung 104, eine Einrichtung 106 zur Erzeugung eines elektrischen Feldes und eine Steuerung 108. Die Steuerung 106 kann auch außerhalb der Vorrichtung 100 angeordnet sein.
- Die Heizvorrichtung 104 ist eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm verschiedene Vorrichtung. Die Heizvorrichtung 104 ist ausgebildet, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 bei einer zumindest teilweise die Heizvorrichtung 104 erzeugten Temperatur zu behandeln.
- In einer Ausführung ist die Heizvorrichtung 104 in der Nähe des der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102, d.h. außerhalb des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 angeordnet.
- In einer Ausführung ist die Heizvorrichtung 104 im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 angeordnet.
- Die Einrichtung 106 ist ausgebildet, ein elektrisches Feld mit einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke zu erzeugen und den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 mit dem elektrischen Feld zu behandeln. Die Einrichtung 106 ist im Beispiel außerhalb des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 angeordnet.
- Die Steuerung 108 ist ausgebildet, diese in einem Verfahren zur Regeneration anzusteuern.
- Die Steuerung 108 ist beispielsweise ausgebildet, die Heizvorrichtung 104 und die Einrichtung 106 dazu anzusteuern, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 für eine vorgegebene Behandlungszeit gleichzeitig zu behandeln.
- In einer Ausführung ist die Vorrichtung 100 ausgebildet, einen Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 zu bestimmen und ein Ende der Regeneration zu erkennen, wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet.
- Z.B. umfasst die Vorrichtung 100 eine Erfassungseinrichtung 110, die ausgebildet ist, den Widerstand zu erfassen.
- Z.B. umfasst die Vorrichtung 100 eine Messeinrichtung 112, die ausgebildet ist, eine Temperatur des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 zu erfassen. Die Messeinrichtung 112 und die Erfassungseinrichtung 110 kommunizieren die jeweils gemessenen Werte mit der Steuerung 108.
- In
2 sind Schritte des Verfahrens dargestellt. - Das Verfahren zur Regeneration des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 umfasst einen Schritt 202.
- Im Schritt 202 wird eine Temperatur und eine elektrische Feldstärke vorgegeben.
- Es kann vorgesehen sein, dass eine Behandlungszeit vorgegeben wird. Beispiele dafür sind:
Temperatur der Wärmebehandlung [°C] elektrische Feldstärke [kV/cm] Behandlungszeit [s] 350 0 3600 350 -160 2 275 -20 3600 275 -200 125 240 -200 780 220 -160 3600 220 -200 2500 - Die vorgegebene Temperatur wird vorzugsweise unter 350° vorgegeben. Damit ist die Regeneration bei niedrigerer Temperatur als 350° C und den diesen zugeordneten elektrischen Feldstärken möglich. Andere Kombinationen von elektrischer Feldstärke und Temperatur in dem aus der Tabelle ersichtlichen Bereich zwischen -200 kV/cm und 0 kV/cm bzw. 350° Celsius und 220° Celsius sind ebenfalls möglich. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Temperatur von 220°C oder unter 220° Celsius vorgegeben wird. Der Vorteil davon ist die gegenüber 350° Celsius niedrigere Temperatur.
- Anschließend wird ein Schritt 204 ausgeführt.
- Im Schritt 204 wird der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 mit Wärme der Temperatur und mit einem elektrischen Feld der elektrischen Feldstärke behandelt. Im Beispiel wird der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 zumindest zeitweise gleichzeitig mit der Wärme und dem elektrischen Feld behandelt.
- Während der Behandlung wird in einem Schritt 206 geprüft, ob eine vorgegebene Behandlungszeit verstrichen ist oder ein während der Behandlungszeit gemessener Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet.
- Wenn festgestellt wird, dass die Behandlungszeit vorüber ist oder wenn der gemessene Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 den vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet, wird das Verfahren beendet. Anderenfalls wird die Behandlung im Schritt 204 fortgesetzt.
- Das bedeutet, es wird ein Ende der Regeneration erkannt, wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet.
- Es kann vorgesehen sein, dass die Temperatur des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 gemessen wird und eine zugeführte Wärme so bestimmt wird, dass die gemessene Temperatur die vorgegebene Temperatur ist.
- In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 mit der Heizvorrichtung 104 in der Nähe des der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms 102 erwärmt.
- In einer Ausführungsform wird der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 mit der Heizvorrichtung 104 im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm 102 erwärmt.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- J. Wang, C. Salm, E. Houwman, M. Nguyen, and J. Schmitz, „Humidity and polarity influence on MIM PZT capacitor degradation and breakdown,“ in 2016 IEEE International Integrated Reliability Workshop (IIRW), 2016, pp. 65-68 [0002]
Claims (11)
- Verfahren zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms (102), dadurch gekennzeichnet, dass der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) bei einer zumindest teilweise durch eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) verschiedene Heizvorrichtung (104) erzeugten Temperatur unter 350° Celsius und bei gleichzeitiger Einwirkung eines elektrischen Feldes einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke auf den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) behandelt wird (204).
- Verfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur 220° Celsius oder unter 220° Celsius ist. - Verfahren nach einem der
Ansprüche 1 oder2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit der Heizvorrichtung (104) von außerhalb des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms (102) erwärmt wird (204). - Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit der Heizvorrichtung (104) im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) erwärmt wird (204).
- Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms (102) bestimmt wird (204), wobei ein Ende der Regeneration erkannt wird (206), wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet.
- Vorrichtung (100) zur Regeneration eines Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms, (102) dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine vom Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm verschiedene Heizvorrichtung (104) umfasst, die ausgebildet ist, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) bei einer vorgegebenen Temperatur unter 350° Celsius zu behandeln, wobei die Vorrichtung (100) eine Einrichtung (106) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes umfasst, wobei die Einrichtung (106) ausgebildet ist, ein elektrisches Feld mit einer vorgegebenen elektrischen Feldstärke zu erzeugen, und den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit dem elektrischen Feld zu behandeln.
- Vorrichtung (100) nach
Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) eine Steuerung (108) umfasst, die ausgebildet ist, die Heizvorrichtung (104) und die Einrichtung (106) dazu anzusteuern, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) für eine vorgegebene Behandlungszeit gleichzeitig zu behandeln. - Vorrichtung (100) nach
Anspruch 6 oder7 , dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Temperatur von 220° Celsius oder unter 220° Celsius ist. - Vorrichtung (100) nach einem der
Ansprüche 6 bis8 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) ausgebildet ist, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit einer Heizvorrichtung (104) in der Nähe des der Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms (102) zu erwärmen. - Vorrichtung (100) nach einem der
Ansprüche 6 bis9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) ausgebildet ist, den Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) mit einer Heizvorrichtung (104) im Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilm (102) zu erwärmen. - Vorrichtung (100) nach einem der
Ansprüche 6 bis10 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (100) ausgebildet ist, einen Widerstand des Blei-Zirkonat-Titanat-Dünnfilms (102) zu bestimmen und ein Ende der Regeneration zu erkennen, wenn der Widerstand einen vorgegebenen Widerstandswert erreicht oder überschreitet.
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