Abstract
In order to study effects of interfacial layers between $Pb(Zr,Til)Q_3(PZT)$ films and electrodes for Metal-Ferroelectric-MetaI(MFM) structure capacitors, we have fabricated the capacitors with the Pt/PZT/interfacial-layer/Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si structure. $PbTiO_3(PT)$ interfacial layers were formed by sol-gel deposition and PbO, ZrO, and $TiO_2$ thin layers were deposited by reactive sputtering. $TiO_2$ interface layers result in the finest grains of PZT(crystalline Temp. $600^{\circ}C$) films compare to $PbO_2\;and\;ZrO_2$ layers. However, as the thickness of $TiO_2$ layer increases. PZT thin films become rough and electrical characteristics were deteriorated due to remained anatase phase. On the other hand. PT interface layers result in improved morphology of PZT films and do not significantly change ferroelectric properties. It is a also observed that seed layers at the middle and top of PZT films do not give significant effects on grain size but the PT seed layer at the interface between the bottom electrode and the PZT films results in the small grain size.
Metal-Ferroelectric-Metal(MFM) 구조의 개퍼시터에서 $Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)$-전극 계면층이 PZT 박막 특성에 기여하는 영향을 알아보기 위하여 Pt/PZT/계면층/Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si 구조의 캐퍼시터를 제작하였다. 계면층으로 사용될 물질들 중에서 $PbTiO_3(PT)$ 층을 sol-gel 방법으로 형성하였으며, PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$ 층들을 reactive sputtering 방법으로 형성하였다. PZT박막을 구성하는 원소들로 이루어진 단순 산화물들의 특성을 평가하기 위하여 PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$를 계면층으로 사용하여 $600^{\circ}C$에서 열처리를 실시하였고, 이 경우에는 $TiO_2$가 가장 우수하게 PZT의 결정립 크기를 미세하게 하는 효과를 보였으나, 두께가 증가함에 따라 표면 거칠기가 증가하고 anatase 상으로 남기 때문에 강유전특성이 열화되었다. 반면에 PT 박막을 계면층으로 사용한 경우에는 결정립 크기의 감소와 더불어 전기적인 특성도 향상되었다. 또한 PZT의 핵생성 위치를 판단하기 위하여 PT 삽입층의 위치를 변화하며, 실험한 결과, 하부전극과 PZT 박막의 계면에 PT 삽입층을 형성하였을 경우에 가장 효과적인 seed로서의 역할을 하였다.
