Journal of the Korean Ceramic Society (한국세라믹학회지)

The Korean Ceramic Society (한국세라믹학회)
권호 표지

The Effect of Ta-substitution on the Bi-O Bonding and the Electrical Properties of $Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ Thin Films

$Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ 박막에서 Bi-O 결합과 전기 물성에 대한 Ta 치환의 영향

  • 고태경 (인하대학교 세리믹공학과) ;
  • 한규석 (인하대학교 세리믹공학과) ;
  • 윤영섭 (인하대학교 전자재료공학과)
  • Published : 2001.06.01
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Abstract

본 연구에서는 알콕사이드를 전구물질로 하는 졸겔공정을 이용하여 Bi 과잉 12 mol%의 조성인 B $i_4$ $Ti_3$ $O_{12}$ 박막과 B $i_4$ $Ti_{3-x}$T $a_{x}$ $O_{12}$(x=0.1, 0.2, 0.3) 박막을 제조하였다. XPS 분석에 따르면 Ta 치환 x=0.2에서 Bi 4f의 photoemission 곡선이 낮은 결합에너지로 이동하였고 피크 강도가 감소하는 현상이 관측되었다. 이는 x=0.1과 0.2 사이에서 Bi-O 결합이 길어져 인장상태 하에 있었음을 나타내었다. B $i_4$ $Ti_3$ $O_{12}$(BIT) 박막의 유전상수와 유전손실은 100 kHz에서 340, 0.05이었고, B $i_4$ $Ti_{3-x}$T $a_{x}$ $O_{12}$ 박막에서 이들 값은 x=0.1에서 가장 높았으며, 각각 480, 0.13이었다. B $i_4$ $Ti_3$ $O_{12}$ 박막의 잔류분극과 항전계는 1.24$\mu$C/$ extrm{cm}^2$, 31.4 kV/cm 이었으나, Ta 치환 x=0.2에서 이들 값은 각각 19.7$\mu$C/$\textrm{cm}^2$, 49.5 kV/cm 에 이르렀다. 또한, B $i_4$ $Ti_3$ $O_{12}$ 박막의 누설전류 밀도는 ~$10^{-6}$ A/$\textrm{cm}^2$ 정도이었으며, Ta 치환은 누설전류를 감소시켜 Ta 치환 x=0.2 이상에서 BIT 박막에 비해 한 차수 정도 낮아졌다. Ta 치환에 따른 B $i_4$ $Ti_3$ $O_{12}$ 전기 물성에서 변화는 Bi-O 결합에서 관측된 인장상태로의 전이와 연관성이 있었으며, 덧붙여 치환에서 생성된 전자에 의한 정공보상이 이에 영향을 끼쳤다. 정공보상이 이에 영향을 끼쳤다.끼쳤다.

Keywords

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