Materiał, w którym koncentracja swobodnych nośników ładunku jest bardzo mała, o zerowej lub prawie zerowej przewodności elektrycznej; materiał, w którym elektrony są związane z atomami lub molekułami; DIELEKTRYKI Struktura pasmowa Przykład: struktura pasmowa tlenku tytanu. Od lewej: rutyl, anataz i brukit. Przerwa energetyczna większa niż 3 ev M Landmann et al 2012 J. Phys.: Condens. Matter 24 195503 1
Dielektryki Wobec niemożliwości przepływu ładunku w dielektryku, pole elektryczne wnika do wnętrza materiału. Pod wpływem zewnętrznego pola indukuje się ładunek. Wewnątrz dielektryka istnieje pole elektryczne: V = V zewn + V induk V Vzewn = ε ( q, ω) Dielektryki Znaczenie funkcji dielektrycznej (przenikalności elektrycznej): ε ( q, ω) ε (q, q ω ) 0 ε ( q, ω) = 1 Pole nie wnika do wnętrza, całkowite ekranowanie Bardzo małe zaburzenie powoduje silną reakcję Brak reakcji na zaburzenie (próżnia) 2
Kondensator płaski: bez dielektryka S, +Q 0 + + + + + + + + + V 0 d E 0 _ -Q 0 Natężenie pola elektrycznego Q = 0 ε S E o 0 Pojemność Q = V C0 0 = ε0 0 S d Kondensator płaski: z dielektrykiem V S, +Q + + + + + + + + + d _ -Q E Natężenie pola elektrycznego Q E = εε 0 S C = Pojemność Q V = εε S = ε d 0 C 0 3
Definicje Kondesator - element elektroniczny składający się z dielektryka umieszczonego pomiędzy przewodnikami metalicznymi. Doprowadzenie napięcia do okładek kondensatora powoduje zgromadzenie się na nich ładunku elektrycznego. S d Q C = U C = ε ε o s d C U W = 2 2 ε ε o E W = 2 W energia, C- pojemność, U napięcie, E pole elektryczne, Q ładunek, ε o przenikalnośc elekt. próżni 2 Dielektryk w kondensatorze: Zwiększa jego pojemność C = εc 0 Zwiększa energię, która może być zmagazynowana w kondensatorze: W = εw 0 Zwiększa maksymalne napięcie, które można przyłożyć do kondensatora: Powietrze: 3 kv/mm, Pyrex: 14 kv/mm. 4
Przenikalności elektryczne Makroskopowy opis dielektryka w kondensatorze +Q 0 + Q V C Q + Q V = 0 -Q 0 +(- Q) 5
Makroskopowy opis dielektryka - E, D i P E: natężenie pola elektrycznego D: indukcja elektryczna P: polaryzacja r r r D = ε 0 E + P D r = εε 0E r r r P = χε 0 E r r r D r = ε 0 E + P D = εε 0E r r r P = χε 0 E Wektory E, D i P Zatem, związek pomiędzy poszczególnymi wielkościami jest następujący: r r r r r r r D = εε 0E = ε 0E + P εε 0E = ε 0E + χε 0E ε = 1+ χ gdzie ε 0 =8.85 x 10 12 C 2 /N-m 2, P jest wektorem polaryzacji,χ jest podatnością elektryczną a ε jest względną przenikalnością elektryczną materiału 6
Mikroskopowy opis dielektryka - E, D i P E: natężenie pola elektrycznego D: indukcja elektryczna P: polaryzacja r σ = Dn r σ = E r n r σ ind 0 ε 0 = r Pn r Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Dipol elektryczny m v = q r i i i 7
Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Przed umieszczeniem materiału w polu elektrycznym atomy, jony lub cząsteczki, z których zbudowany jest dany materiał mogą mieć zerowy lub różny od zera moment dipolowy. http://www.chem.ufl.edu/~itl/2045/lectures/lec_16.html Mikroskopowy opis dielektryka w kondensatorze Gdy dielektryk znajdzie się w polu elektrycznym indukują się w nim dipole elektryczne oraz obracają się zgodnie z polem istniejące już dipole. Ogólnie mówiąc, momenty dipolowe molekuł zmieniają się. Wielkość zmian opisuje się poprzez tzw. polaryzowalność, α: r r m = αeα E Uwaga: natężenie pola elektrycznego w miejscu, gdzie znajduje się molekuła jest właściwie nieznane. 8
Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Pole lokalne wewnątrz wnęki= pole zewnętrzne + pole od ładunków indukowanych na powierzchni wnęki + pole dipoli wewnątrz wnęki (=0) r E lok r = E 0 r P + 3ε 0 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Związek wektora polaryzacji z momentem dipolowym: σ ind = r Pn r Wektor polaryzacji jest to moment dipolowy przypadający na jednostkę objętości dielektrykaka r P = lim V 0 N i = 1 r m j 9
Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Wielkości makroskopowe r D = r r ε E + P r 0 D εε E r = r P = 0 r χε E 0 r r σ = Dn σ = E r n r 0 ε 0 σ ind r r = Pn Wielkości mikroskopowe mr = q r i i r r r P = E0 + 3ε 0 r r m = α E lok rv E lok E lok r Nα = E 1 T 3 ε 0 1 Związek pomiędzy wielkościami makro- i mikroskopowymi Wychodząc z relacji pokazanych na poprzednim Wychodząc z relacji pokazanych na poprzednim slajdzie wyprowadzić zależności Clausiusa Mossottiego 10
Mechanizmy oddziaływania dielektryka z polem elektrycznym (polaryzacji) Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Chmura elektronowa przesuwa się nieco względem dodatniego jądra; Dodatnie i ujemne jony przesuwają się nieco w przeciwne strony; Indukuje się dipol Istniejące już dipole obracają się tak, aby ustawić się możliwie zgodnie z polem. w dielektrykach niejednorodnych występuje polaryzacja ładunku przestrzennego (na granicach ziaren, granicach międzyfazowych itp.); Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja elektronowa Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Chmura elektronowa przesuwa się nieco względem dodatniego jądra (powstaje dipol); 11
Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja elektronowa Polaryzacja elektronowa zależy od częstotliwości i rodzaju atomu. Im większy atom, tym łatwiej się polaryzuje. α r 3 6 ity, α [Α 3 ] Polarizabil 5 4 3 2 1 0 Si(4+) Al(3+) Hf(4+) Zr(4+) Y(3+) La(3+)Ce(3+)Pr(3+)Gd(3+)Yb(3+)Lu(3+) Ion D. G. Schlom et al, Thin films and heterostructures for oxide electronics, (Springer, 2005), p. 31 Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Dodatnie i ujemne jony przesuwają się w przeciwne - - strony; + - + + - - - + - + + + - - - - + + - + - + + + - - + + - + Pole elektryczne 12
Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa Polaryzacja jonowa zależy od ładunku i masy jonów, siły wiązania itp. i częstotliwości; Oxide ZrSiO4 HfO2 ZrO2 Al2O3 SiO2 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 Fröhlich coupling constant Fischetti et al, PRB 90, 4587 (2001) - - + - + - + - + - + - + - + + Pole elektryczne Mechanizmy polaryzacji dielektryka polaryzacja jonowa i elektronowa Polaryzowalność jonowa i elektronowa zależą od Polaryzowalność jonowa i elektronowa zależą od częstotliwości. Charakter zależności jest w obu przypadkach podobny. Można ją opisać tzw. modelem Lorentza. 13
Model Lorentza Opisuje ruch ładunków związanych w polu elektrycznym. Zakładając, że ruchniejesttłumiony: 2 d r 2 = ee mω 2 0 r m d t Pole elektryczne jest sinusoidalnie zmienne Indukowany moment dipolowy: Polaryzowalność: Polaryzowalność, gdy jest tłumienie: r r E = E sin 0 ( ωt ) v r m = αe 2 e 1 α = m 2 e = m 2 2 ( ω ω ) 0 1 α 2 0 2 ( ω ω ) iγω Model Lorentza 14
Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Pod wpływem pola elektrycznego dodatnie i ujemne ładunki (związane) w dielektryku przemieszczają się na niewielkie odległości: Istniejące już dipole obracają się tak, aby ustawić się możliwie zgodnie z polem. Polaryzacja orientacyjna Istniejące trwałe dipole w zewnętrznym polu elektrycznym dążą do zmniejszenia swojej energii (obracają się o pewien kąt). Porządkowaniu dipoli przeciwstawiają się drgania termiczne. http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_3/backbone/r3_2_4.html 15
Polaryzacja orientacyjna Energia dipola p w polu elektrycznym E: rr U = µ Ε = µ E cosθ Prawdopodobieństwo, że dany dipol zorientuje się w temperaturze T i polu E pod kątem θ opisuje czynnik Boltzmanna U kt f ( T ) = Ce = Ce µ E cosθ kt http://www.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/kap_3/backbone/r3_2_4.html Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Polaryzowalność orientacyjna zależy od temperatury i częstotliwości; Zależność od temperatury: <µ F > = µ 2 E 3kT <P> = N µ 2 E 3kT 16
Polaryzacja orientacyjna: zależność od częstotliwości Gdy pole elektryczne w pewnym momencie zostanie wyłączone, układ dipoli wraca do stanu nieuporządkowanego. Szybkość powrotu do r-gi: dp dt 1 = P ( t) τ Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja orientacyjna Zależność polaryzowalności orientacyjnej od Zależność polaryzowalności orientacyjnej od częstotliwości jest inna niż w przypadku polaryzowalności indukcyjnej: 17
Mechanizmy polaryzacji dielektryka: polaryzacja ładunku przestrzennego Polega na przemieszczeniu ładunków na pewne odległości w dielektrykach niejednorodnych (na granicach ziaren, granicach międzyfazowych itp. ). Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystkie 1. Elektronowa (α e ) α = α e + α i + α d + α s 3. Orientacyjna(α d ) 2. Jonowa (α i ) 4. Ładunku przestrzennego(α s ) 18
Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystkie 1. Polaryzowalność elektronowa (α e ) reakcja szybka 2. Polaryzowalność jonowa (α i ) reakcja wolniejsza 3. Polaryzowalność orientacyjna (α d ) reakcja jeszcze wolniejsza 4. Polaryzowalność ładunku przestrzennego (α s ) reakcja bardzo wolna Audiofrequencies (~ 10 3 Hz) α = α e +α i +α d +α s Radiofrequencies (~ 10 6 Hz) (α s 0) α = α e +α i +α d Microwave frequencies (~ 10 9 Hz) (α s, α d 0) α = α e +α i Visible/UV frequencies (~ 10 12 Hz) (α s, α d, α i 0) α = α e Mechanizmy polaryzacji dielektryka: wszystko 19
Przebicie dielektryka Przebicie: Nagły wzrost prądu,gdy napięcie przyłożone do dielektryka przekroczy graniczną wartość V b Mechanizmy przebicia Przebicie lawinowe: następuje gdy elektrony w polu elektrycznym uzyskują wystarczającą energię, aby wybić elektrony walencyjne do pasma przewodnictwa. Wybite elektrony też przyspieszają w polu elektrycznym i jonizują następne elektrony: LAWINA Przebicie elektrolityczne: powstają ścieżki przewodnictwa jonowego. Przebicie dielektryka Mechanizmy przebicia: Termiczne: Gdy częstotliwość pola elektrycznego AC jest zbliżona do częstotliwości rezonansowej sieci krystalicznej. Pole rozgrzewa sieć. Ogrzane atomy łatwiej są jonizowane. Pojawia się i przewodnictwo jonowe, i elektronowe. Powstają dalsze defekty. Jonizacja lawinowa może nastąpić już przy niższym polu niż graniczne. Wyładowcze: W porowatym dielektryku gaz jonizowany jest najczęściej szybciej niż dielektryk. Jony gazu powodują zniszczenie powierzchni i przyspieszają przebicie. 20
Przebicie dielektryka Material Critical Field Strength th (kv/cm) Oil 200 Glass, ceramics 200...400 Mica 200...700 Oiled paper 1800 Polymers 50...900 SiO 2 in ICs > 10 000 Thin films in ICs > 1 000 000 Kuchenka mikrofalowa Kuchenka mikrofalowa wytwarza pole elektromagnetyczne o częstotliwości 2.5 GHz. Jest to częstotliwość (energia) odpowiednia d i aby pobudzić cząsteczki H 2 O do zmian orientacji. http://home.howstuffworks.com/framed.htm?parent=micriwave.htm&url=http://www.amasci.com/weird/microexp.html 21
Kuchenka mikrofalowa W zakresie 5 GHz - 100 GHz przenikalność elektryczna wody jest jeszcze większa, ale wówczas energia byłaby absorbowana tylko na zewnętrznej powierzchni żywności. http://home.howstuffworks.com/framed.htm?parent=micriwave.htm&url=http://www.amasci.com/weird/microexp.html Kuchenka mikrofalowa Czy dodatek soli do wody przyspiesza, czy opóźnia gotowanie? Przyspiesza, ponieważ jony Na i Cl tez oddziałują z mikrofalami i zderzając się z innymi jonami przyczyniają się do ogrzewania; 22
Kuchenka mikrofalowa Dlaczego różne rodzaje żywności wymagają różnego czasu, żeby osiągnąć mniej więcej tę samą temperaturę? Różna przenikalność elektryczna i różna pojemność cieplna. Kuchenka mikrofalowa 23
Dlaczego sól rozpuszcza się w wodzie? NaCl jest sztywnym kryształem, wiązanym w całość przez oddziaływanie elektrostatyczne między Na + icl -. Przenikalność elektryczna wody jest bardzo duża ż (78). Zatem,woda zmniejsza pole elektryczne między jonami i,co za tym idzie, przyciąganie między nimi. Dlaczego woda ma tak dużą przenikalność elektryczną? Istnienie sieci wiązań wodorowych powoduje, że w zewnętrznym polu elektrycznym następuje kolektywne przegrupowanie molekuł i wiązań wodorowych, co powoduje że przenikalność elektryczna jest duża. http://www.lsbu.ac.uk/water/ 1, diethyl ether; 2, chloroform; 3, methylene dichloride; 4, methyl ethyl ketone; 5, acetone; 6, ethanol; 7, methanol; 8, acetonitrile; 9, ethylene glycol; 10, dimethylsulfoxide; 11, hydrazine; 12, formic acid; 13, water; 14, sulfuric acid; 15, formamide; 16, hydrogen cyanide; 17, N-methyl formamide 24
Kondensatory Podział kondensatorów Rodzaj kondensatora Polimerowe Mikowe Elektrolityczne (aluminiowe, tantalowe) Ceramiczne Superkondensatory Mechanizm polaryzacji polaryzacja elektronowa lub orientacyjna polaryzacja jonowa polaryzacja jonowa polaryzacja jonowa lub orientacyjna polaryzacja ładunku przestrzennego 50 25
Kondensatory polimerowe Folie polimerowe: ε=2-5 Poliester, Polipropylen,.. Grubośc folii 1-5 µm Napięcie przebicia 1-3 MV/cm 51 Kondensatory aluminiowe Tlenek aluminium ε=8 8 Przytwierdzenie doprowadzeń do folii Trawienie folii aluminiowej w celu zwiekszenia powierzchni (anoda) Zwinięcie w rulon folii anodowej, separatora, folii katodowej i separatora Wstawienie rulonu w obudowę Nasączenie elektrolitu Zamknięcie obudowy Przyłożenie napięcia do zacisków w celu uformowania warstwy tlenku aluminium na anodzie (1.4 nm/ 1V) 26
Kondensatory tantalowe Tlenek tantalu ε=26 Oczyszczenie tantalu Sproszkowanie Formowanie pastylki Wypalenie w próżni Kąpiel w kwasie i anodyzacja Utworzenie tlenku tantalu Kąpiel w azotanie manganu Wypalenie Utworzenie tlenku manganu Kąpiel w wodnej zawiesinie grafitu Wysuszenie Naniesienie srebrnej pasty Ag C MnO 2 Ta 2 O 5 Ta 53 Monolityczne kondensatory ceramiczne Np. BaTi O 3 ε=2000 Przygotowanie proszków Przygotowanie zawiesiny Odlewanie foliowe Suszenie folia ~10µm gr. Cięcie Sitodruk elektrod metalicznych Suszenie Złożenie stosu Laminowanie Wypalanie 54 27
Tendencje rozwojowe kondensatorów ceramicznych Grubość ceramiki [µm] 55 Superkondensatory separator elektroda elektroda węgiel aktywny z elektrolitem węgiel aktywny z elektrolitem Grubość warstwy podwójnej 0.2-1 nm Napięcie polaryzacyjne 1-4 V C= 10 µf/cm 2 W=3.5 20 Wh/kg 56 28
Komercyjne rozwiązania pięcie pracy [V] Na 10000 1000 100 10 polimerowe ceramiczne elektrolityczne superkondensatory 1 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 10 0 10 2 Pojemność [F] 57 Kondensatory w IC W 1984 dzięki rozwinięciu technologii cienkowarstwowej w zastosowaniu do ferroelektryków, po raz pierwszy zastosowano je w układzie scalonym; W DRAM i w ogóle w układach scalonych używa się kondensatory z Si 3 N 4 lub SiO 2 jako dielektrykiem (głównie SiO 2 ); Elektrody są z domieszkowanego Si lub polikrystalicznego Si. Kondensatory służą do utrzymania pamięci. Z powodu bardzo małego rozmiaru mają bardzo małą pojemność i muszą być ładowane tysiące razy na sekundę aby DRAM nie stracił danych. 29
Kondensatory w IC Zawartość pamięci na jednostkę powierzchni urządzeń MOS DRAM stale rośnie. Pojemność kondensatora na komórkę pamięci musi być rzędu 25-30 ff. To oznacza, że pojemność kondensatora na jednostkę jego powierzchni musi rosnąć. Skoro powierzchnia i okładek k maleje, to stałą tł pojemność kondensatora można osiągnąć przez zmniejszenie odległości między okładkami, lub zastosowanie dielektryka o dużym ε. 10 Kondensatory w IC Equiv Oxide Thickness (n nm) 5 3 2 1 0.5 1.2 nm 0.3 1995 2000 2005 2010 2015 year Miniaturyzacja spowodowała, że grubość warstw SiO 2 jest rzędu ~5 warstw atomowych (2nm). 30
Kondensatory w IC Przy tak małych grubościach tunelowanie elektronów przez warstwę izolatora jest zjawiskiem znaczącym (dielektryk przestaje być dielektrykiem). Kondensatory w IC Aby możliwa była dalsze miniaturyzacja potrzebne są materiały o dużej przenikalności elektrycznej. Mało rewolucyjne rozwiązanie (chociaż wiążące się też z problemami) to zastąpienie tlenku lub azotku krzemu przez takie materiały jak tlenek tantalu (Ta 2 O 5 ), tlenek hafnu (HfO 2 ) i tlenek cyrkonu (ZrO 2 ). Najlepszy dielektryk to (Ba,Sr)TiO 3 (BST)*. Bardziej rewolucyjne pomysły wiążą się z dużo mniej opanowanymi technologiami jak np. wykorzystanie nanorurek węglowych. * Ale BST wymaga innego materiału elektrod niż Si 31
Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Grubszy dielektryk o dużej stałej dielektrycznej pozwala na zmniejszenie prądu ą tunelowania ~100X. Układy są ą większe ę w kierunku pionowym, ale mniejsze poziomo Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Wpływ przenikalności elektrycznej i grubości dielektryka na pojemność kondensatora. 32
Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Oprócz warunku dużej przenikalności elektrycznej materiały powinny: Nie reagować z Si; Być stabilne do 1050 0 C; Mieć szeroką przerwę energetyczną i taki potencjał chemiczny aby bariery potencjału względem Si miały odpowiednią wysokość; Dopasowane do Si, tak aby nie powstawały defekty na granicy materiałów. Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Reakcje z Si (widać powiększającą się warstwę graniczną) As grown 550 C 950 C Lu 2 O 3 (Atomic Layer Deposition) Scham et al Topics in Appl. Phys. Vol. 106, p. 153 (Springer, 2007) 33
Materiały o dużej przenikalności elektrycznej 10 Przerwa energetyczna Band Gap (ev) 9 8 7 6 5 4 3 SiO 2 Al 2 O 3 MgO ZrSiO 4 HfSiO 4 CaO Y O 2 3 ZrO 2HfO2 SrO Si 3 N 4 Ta 2 O 5 La O 2 3 BaO TiO 2 2 0 10 20 30 40 50 60 K 1.1 V 0 V Si Materiały o dużej przenikalności elektrycznej V > 1 V e V > 1 V h Oxide CB VB Energy (ev) 6 4 2 0-2 -4 1.1 3.5 4.4 2.4 1.8 0.3 3.0-0.1 2.3 0.8 3.4 1.4 3.3 1.5 3.4 2.8 4.9 2.3 1.5 2.6 3.4 SrTiO 3 Ta Si 3 N 2 O ZrO 2 5 Si 4 BaZrO HfO 2 3 Y 2 O 3 ZrSiO 4 SiO 2 La Al2 O 2 O 3 HfSiO 4 3 Bardzo ważne jest odpowiednie dopasowanie pasm (tak, aby bariera potencjału między izolatorem a Si > 1 V) aby zminimalizować prąd wzbudzony termicznie ; Najlepszy dielektryk to (Ba,Sr)TiO 3 (BST)., ale nie pasuje do przerwy energetycznej krzemu. Nadaje się do innych materiałów, np. GaAs. -6 2.1 1.9 LaAlO 3 34
Materiały o dużej przenikalności elektrycznej krzem Obszar graniczny Materiał o dużym ε Materiały o dużej przenikalności elektrycznej są niedopasowane do struktury krystalicznej krzemu: powstają defekty Przykłady 35
Przykłady Obraz TEM przekroju kondensatora z BST, elektrodą Pt i warstwą TaSiN jako bariera. Grubość dielektryka 27 nm. Całość: 0,2 µm. Materiały o dużej przenikalności elektrycznej Zatem: zastosowanie materiały o dużej przenikalności elektrycznej pociąga za sobą inne zmiany. np. metalowa bramka, a nie z polikrystalicznego Si; Zupełnie inne materiały np. german a nie krzem; Zastosowanie warstw pośrednich między dielektrykiem a elektrodą. 36
Teraźniejszość: przykłady Korporacja elektroniczna (MEC) produkuje FeRAM-y na bazie BST z polem przebicia 1.5 MV/cm (Kondensatory BST-na-GaAs); Sieć kondensatorów z PZT w 32 Mb Samsung PZT FeRAM Dielektryki organiczne Kompozyt: polyanilina (PANI) dodecylbenzenesulfonic Acid (DBSA) - poly(acrylic acid) (PAA) zawierający ponad 20% PANI ma rekordową przenikalność elektryczną (2 x 10 5 dla częstotliwości 1 khz); Kompozyt składa się z cząstek PANI (20-50 nm) rozdyspergowanych w matryc PAA ogromna ilość nanokondensatorów; Chao-Hsien Hoa, Cheng-Dar Liu, Chia-Hung Hsieh, Kuo-Huang Hsieh, Sung-Nung Lee High dielectric constant polyaniline/poly(acrylic acid) composites prepared by in situ polymerization Synthetic Metals 158 (2008) 630 637 37
Science fiction? Kondensator zbudowany z nanorurek o różnych właściwościach. Japan Science & Technology Corporation Materiały o małej przenikalności elektrycznej Cel: obniżenie stałej RC (aby zwiększyć szybkość działania układów scalonych), jednocześnie bez zmiany rozmiaru. 38
Materiały o małej przenikalności elektrycznej Materiały o małej przenikalności elektrycznej Material Classification Material k value Deposition Method Inorganic Fluorinated glass (SiOF) 2.8 CVD Hydrogen silesquioxane (HSQ) 2.9 SOD Inorganic/Organic Hybrid Si-O-C polymers (e.g. MSQ) 2.0 SOD Poly(arylene ether) PAE 2.6 SOD Polyimides / Flourinated 2.9 / 2.3 SOD Parylene-N / Parylene-F 2.7 / 2.4 CVD B-stage polymers 2.6 SOD Organic Porous DLC-Diamond-like Carbon / Fourinated 2.7 / 2.4 CVD Amorphous C / Flourinated 2.0 CVD PTFE (Teflon) 1.9 SOD Porous MSQ 1.8 SOD Porous PAE 1.8 SOD Porous SiLK 1.5 SOD Porous SiO2 1.1 SOD Air gaps/bridges 1.0??? 39
Materiały o małej przenikalności elektrycznej Organiczno/nieorganiczny (ε= 2.0) Tlenek krzemu domieszkowany węglem Materiały o małej przenikalności elektrycznej Organiczne (ε =2.6) 40
Materiały o małej przenikalności elektrycznej Materiały porowate: nieorganiczne lub organicznonieorganiczne (1) Low-k Dielectrics. http://fcs.itc.it/ 41