Study on electrical properties of BST thin film with substrates

In this paper, We deposited the BST thin-film on p-type (100)Si, (100)MgO and MgO/Si substrates respectively using RF magnetron sputtering method. After the BST thin-fil m was deposited, we performed RTA(rapid thermal anneal) at $600^{\circ}C$, oxygen atmosphere and 1 min. In the XRD measurement, we observed the (110) $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$ main peak in all samples and the peak intensity increased after post annealing. Then we manufactured a capacitor using Al Electrode and measured I-V, C-V. In C-V measurement result values for each substrate, dielectric constant was calculated 120 (bare Si), 305(MgO/Si), 310(MgO) respectively. A leakage current density was present less than 1 $\mu\textrm{A/cm}^2$ at applied fields below 0.3 MV/cm. In conclusion we confirmed that MgO/Si substrates give good results for BST thin-film deposition.

기판에 따른 BST 박막의 전기적 특성에 관한 연구

본 논문에서는 p-type (100)Si, (100)MgO 그리고 MgO/si 기판 위에 RF Magnetron sputtering 법으로 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$(BST)박막을 증착하였다. BST 박막 증착 후 RTA(Rapid Thermal Annealing)를 이용하여 $600^{\circ}C$에서 산소분위기로 1분간 고온 급속 열처리를 하였다. 증착된 BST박막의 결정화를 조사하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction)측정을 한 결과 모든 기판에서 (110) $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$(의 주피크가 관찰되어졌고, 열처리 후 재결정화에 기인하여 피크 세기가 증가함을 관찰할 수 있었다. Al 전극을 이용한 커패시터 제작 후 측정한 C-V(Capacitance-Voltage) 특성에서 각각의 기판에서 측정된 커패시턴스 값으로 계산된 유전율은 120(bare Si), 305(Mgo/Si) 그리고 310(MgO)이었다. 누설 전류 특성에서는 0.3 MV/cm이내의 인가전계에서 1 $\mu\textrm{A/cm}^2$ 이하의 안정된 값을 보여주었다. 결론적으로 MgO 버퍼층을 이용한 기판이 BST 박막의 증착을 위한 기판으로써 효과적임을 알 수 있었다.