•Markus Adam^1,2, Dirk Fuchs¹ und Rudolf Schneider^1
1Forschungszentrum Karlsruhe, Institut für Festkörperphysik, Postfach 3640, D-76021 Karlsruhe
²Universität Karlsruhe (TH), Fakultät für Physik, Postfach 6980, D-76128 Karlsruhe

Die relative Dielektrizitätskonstante e_r von SrTiO₃ (STO) lässt sich durch Anlegen eines elektrischen Feldes beeinflussen. Diese Eigenschaft kann zur Realisierung elektronischer Bauelemente wie z. B. durchstimmbarer Mikrowellenfilter genutzt werden. Zur Charakterisierung der dielektrischen Eigenschaften ca. 400 nm dicker STO-Schichten auf LaAlO₃-Substraten wurde ein koplanarer Slotline-Ringresonator aus einer supraleitenden YBa₂Cu₃O_7-d (YBCO) Schicht entworfen und hergestellt. Die Schichtfolgen aus STO, YBCO und Gold wurden in-situ durch Zerstäuben stöchiometrischer Sintertargets mit einem invertierten Zylindermagnetron aufgebracht. Aus den temperatur- und feldstärkeabhängig gemessenen Resonanzkurven wurde e_r sowie die dielektrischen Verluste der STO-Schicht ermittelt. Mit steigender elektrischer Feldstärke E reduzierte sich e_r um etwa 25% von 740 (E=0) auf 560 (E=100 kV/cm) bei T=77,4 K. Die dielektrischen Verluste nahmen von tand = 0,013 auf 0,005 ab. Die Analyse der Messergebnisse mit theoretischen Modellen ergab, dass bei niedrigen elektrischen Feldstärken die auftretenden Verluste hauptsächlich durch Ladungsdefekte und Multiphononenstreuung verursacht wurden, während in hohen elektrischen Feldern die durch induzierte ferroelektrische Polarisation hervorgerufenen Verluste dominierten.