Effect of buffer layers on preparation of Sol-Gel processed PZT thin films

Sol-Gel법에 의한 PZT박막 제조에서 완충층의 영향

PZT thin films were fabricated by the Sol-gel method. Starting materials used for the preparation of the stock solution were Pb-acetate trihydrate, Zr-normal propoxide and Ti-isopropoxide. 2-Methoxyethanol and iso-propanol were used for solution. For studying the diffusion of Pb ion into the substrates. We used bare Si substrate, $SiO_2/Si$ substrates which was produced by thermal oxidation and $TiO_2/SiO_2/Si$ which was mad by Sol-gel method. Densification and adhesion of thin films were observed by SEM. Phase formation of thin films and diffusion of Pb ion into the substrate were examined by XRD and ESCA, respectively. In the case of bare Si and $SiO_2/Si$ substrate, we obtained the perovskite phase at $700^{\circ}C$ and restricted a little the diffusion of Si ion into the film with $SiO_2$ buffer layer. In the case of $TiO_2/SiO_2/Si$, perovskite phase were obtained at $500^{\circ}C$ and the diffusion of Pb ion and Si ion were restriced.

졸-겔법을 이용하여 PZT박막을 제조하였다. 출발물질로는 Pb-acetate trihydrate, Zr-normal propoxide와 Ti-ispropoxide를 사용하였으며, 용매로는 2-Methoxyethanol과 iso- Propanol을 사용하였다. 기판에 따른 Pb 이온 및 Si 이온의 확산을 고찰하기 위해 bare Si와 열산화된 $SiO_2/Si$ 그리고 산화된 기판 위에 졸-겔 spin-coating법으로 $TiO_2$를 입힌 $TiO_2/SiO_2/Si$ 기판을 사용하였다. 박막의 치밀화 및 기판과의 접착상태는 SEM을 이용하였고, 상생성 온도는 XRD, 그리고 Pb 이온 및 Si 이온의 확산 정도는 ESCA를 사용하였다. 기판으로 bare Si 및 $SiO_2/Si$를 사용한 경우, $700^{\circ}C$에서 perovskite상을 얻을 수 있었으며, SiO2/Si 기판을 사용하여 Si의 막으로의 확산을 다소 방지할 수 있었다. $TiO_2/SiO_2/Si$기판을 사용한 경우, $500^{\circ}C$에서 perovskite상을 얻을 수 있었고, Pb 이온 및 Si 이온의 확산을 방지할 수 있었다.