Preparation of epitaxial bismuth titanate thin films by the sol-gel process

Epitaxial $Bi_4Ti_3O_{12}$ films on $SrTiO_3$(100), L$aA1O_3$(100) and MgO(100) were prepared by sol-gel process using metal naphthenate as a starting material. As-deposited films were pyrolyzed at $500^{\circ}C$ for 10 min In air and annealed at $750^{\circ}C$ for 30 min in air. Crystallinity and in-plane alignment of the film were investigated by X-ray diffraction $\theta$-2$\theta$ scan and P scanning. A field emission-scanning electron microscope and an atomic force microscope were used for characterizing the surface morphology and the surface roughness of the film. The film prepared on MgO(100) showed the most poor crystallinity and in-plane alignment, compared to those on the other substrates. While the films on $LaA1O_3$(100) and $SrTiO_3$(100) having high crystallinity and in-plane alignment showed the form of columnar grain growth, the film on MgO(100) which had poor crystallinity showed the form of acicula grain growth.

졸-겔법을 이용한 Epitaxial Bismuth Titanate 박막의 제조

졸-겔법을 이용하고 금속 나프테네이트를 출발원료로 사용하여 $SrTiO_3$(100), $LaA1O_3$(100) 및 MgO(100) 기판 위에 에피탁샬 $Bi_4Ti_3O_{12}$ 박막을 제조하였다. 코팅된 전구막은 $500^{\circ}C$에서 10분간 전열처리 하였고, $750^{\circ}C$에서 30분간 최종 열처리를 행하였다. 박막의 결정화도는 X-선회절 분석법 ($\theta$-2$\theta$ 스캔과 $\beta$ 스캔)으로 조사하였고, 표면 미세구조와 거칠기를 field emission-scanning electron microscope와 atomic force microscope를 이용하여 각각 분석하였다. MgO(100) 기판 위에 제조한 박막은 모든 기판 중에서 가장 낮은 결정화도와 면내 배향성을 보였다. 가장 낮은 결정화도와 배향성을 보인 MgO(100) 기판위의 박막은 침상 형태로 성장한 반면, 결정성과 배향성이 좋은 $LaA1O_3$(100)과 $SrTiO_3$(100) 기판위의 박막들은 원형의 입자 성장 형태를 보이고 있었다.