• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2006.07c
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• pp.1374-1375
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• 2006

Ar/$Cl_2$ 유도결합 플라즈마 (ICP)의 가스 혼합비에 따른 $(Bi_{4-x}La_x)Ti_{3}O_{12}$ 박막의 식각 메커니즘과 식각면에서의 플라즈마 손상을 조사하였다. BLT 박막의 최대식각률은 Ar/$Cl_2$ 플라즈마에서의 Ar 가스 혼합비가 80%일 때 50.8 nm의 값을 보였다. 정전 탐침을 통해 Ar 가스의 혼합비에 따른 전자온도와 전자밀도를 관측하였다. 박막 표면의 X-ray photoemission spectroscopy 분석과 박막의 이력곡선을 통해 BLT 박막의 식각 손상은 Cl 원자와의 반응에 의한 화학적 식각 손상이 BLT 박막 표면에서의 Ar 이온충돌에 의한 물리적 손상보다 더 크다는 것을 확인 할 수 있었다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.7
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• pp.478-483
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• 2003

The crystallographic characteristics of the $(Bi, La)_4$$Ti_3$$O_{12}$ thin film, which is considered as an applicable dielectrics in the ferroelectric RAM device due to a low crystallization temperature and a good fatigue property, were investigated at the atomic scale by high resolution transmission electron microscopy and the high resolution Z-contrast technique. The analysis showed that a (00c) preferred orientation and a crystallization of the film were enhanced with the diffraction intensity increase of the (006) and (008) plane as the annealing temperature increased. It indicated a change of the atomic arrangement in the (00c) plane. Stacking faults on the (00c) plane were also observed. Through the comparison of the high-resolution Z-contrast image and the $Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ atomic model, it was evaluated that the intensity of the Bi atom was different according to the atomic plane, and it was attributed to a substitution of La atom for Bi at the specific atom position.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.37-37
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• 2003

Ferroelectric random acess memories (FeRAMs) 재료로 주목받고 있는 강유전 물질은 이미 여러 해 전부터 많은 물질들에 대해 연구가 진행되어 왔다. 그 중 낮은 공정 온도를 가지며 큰 remanent polarization 값을 갖는 lead zirconium titanate (PZT) 박막에 대해 많은 연구가 진행되고 있다. 하지만 Pt 기판위에 증착된 PZT 박막은 높은 피로 현상을 보이는 문제가 있다. 최근 Pulsed laser deposition이나 metal-organic vapor phase epitaxy (MOVPE) 등의 방법에 의해 epitaxial substituted-$Bi_4Ti_3O_{12}$ (La, Nd) 박막에 대해 보고가 되고 있다. 본 연구에서는 높은 remanent polarization 값을 갖는 $(Bi,Ce)_4Ti_3O_{12}$ (BCT) 박막을 pulsed laser deposition 방법을 사용하여 증착하였다. 또한 Bismuth의 양을 변화시켜 Bismuth의 양에 따른 remanent polarization의 변화를 확인하여 보았다. 사용된 기판은 Pt/$TiO_2$/$SiO_2$/Si 기판을 사용하였다.

• Proceedings of the Korean Ceranic Society Conference
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• 2000.04a
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• pp.124.1-124.1
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• 2000

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 2000.11a
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• pp.33-36
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• 2000

• 한국전자현미경학회:학술대회논문집
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• 2001.05a
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• pp.43-45
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• 2001

• Transactions on Electrical and Electronic Materials
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• v.12 no.6
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• pp.258-261
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• 2011

A ferroelectric $(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) thin film fabricated by the pulsed-DC sputtering method was evaluated on a cell structure to check its compatibility to high density ferroelectric random access memory (FeRAM) devices. The BLT composition in the sputtering target was $Bi_{4.8}La_{1.0}Ti_{3.0}O_{12}$. Firstly, a BLT film was deposited on a buried Pt/$IrO_x$/Ir bottom electrode stack with W-plug connected to the transistor in a lower place. Then, the film was finally crystallized at $700^{\circ}C$ for 30 seconds in oxygen ambient. The annealed BLT layer was found to have randomly oriented and small ellipsoidal-shaped grains (long direction: ~100 nm, short direction: ~20 nm). The small and uniform-sized grains with random orientations were considered to be suitable for high density FeRAM devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.06a
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• pp.276-277
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• 2006

1mm-thick BLT ceramics were sintered in accordance with a bulk ceramic fabrication process. AII XRD peaks detected in the sintered ceramics were indexed as the Bi-layered perovskite structure without secondary phases. Density was increased with increasing the sintering temperature up to $1050^{\circ}C$ and the maximum value was about 98% of the theoretical density. The remanent polarization (2Pr) value of BLT ceramic sintered at $1050^{\circ}C$ was approximately $6.5\;{\mu}C/cm^2$ at the applied voltage of 4.5 kV. The calculated electromechanical coupling factor ($k_t$) of it was about 5% and the mechanical quality factor (Qm) was about 2200. From these results, a BLT ceramic target for pulsed laser deposition (PLD) system was successfully fabricated.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.06a
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• pp.277-277
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• 2007

$(Bi,La)_4Ti_3O_{12}$ (BLT) 물질은 결정 방향에 따른 강한 이방성의 강유전 특성을 나타낸다. 따라서 BLT 박막을 이용하여 FeRAM 소자 등을 제작하기 위해서는 결정의 방향성을 세심하게 제어하는 것이 매우 중요하다. 현재까지 연구된 BLT 박막의 방향성 조절 결과를 보면, BLT 박막을 스핀 코팅 법 (spin coating method)으로 중착하고, 핵생성 열처리 단계를 조절하여 무작위 방향성 (random orientation)을 갖는 박막을 제조하는 방법이 일반적이었다. 그런데 이러한 스핀 코팅법에서의 핵생성 단계의 제어는 공정 조건 확보가 너무 어려운 단점이 있다. 이러한 어려움을 극복할 수 있는 대안은 스퍼터링 증착법 (sputtering deposition method), PLD법 (pulsed laser deposition method) 등과 같은 PVD (physical vapor deposition) 법의 증착방법을 적용하는 것이다. PVD 법으로 증착하는 경우에는 이미 박막 내에 무수한 결정핵이 존재하기 때문에 핵생성 단계가 필요 없게 된다. PVD 증착법의 적용을 위해서는 타겟 (target)의 제조 및 평가 실험이 선행되어야 한다. 그런데 벌크 BLT 재료의 소결공정 조건과 전기적 특성에 관한 연구 결과는 거의 발표 되지 않고 있다. 본 실험에서는 $Bi_2O_3$, $TiO_2$ and $La_2O_3$ 분말을 이용하여 최적의 조성을 구하기 위하여 Bi양을 변화시키며 타겟을 제조 하였다. 혼합된 분말을 하소 후 pallet 형태로 성형하여 소결을 실시하였다. 시편을 1mm 두께로 연마하고, 표면에 silver 전극을 인쇄하여 전기적 특성을 측정하였다. Bi양이 3.28몰 첨가된 조성에서 최대의 잔류분극 (2Pr) 값을 얻었고, 이때의 값은 약 $18{\mu}C/cm^2$ 정도였다. 최적화된 조성 ($Bi_{3.28}La_{0.75}Ti_3O_{12}$)으로 BLT 타겟을 제조하여 PLD법으로 박막을 제조하였다. 박막 제조 시 압력은 $1{\times}10^{-1}\;{\sim}\;1{\times}10^{-4}\;Torr$ 범위에서 변화시켰다. $1{\times}10^{-1}\;Torr$ 압력을 제외하고는 모든 압력에서 BLT 박막이 증착되었다. 중착된 박막을 $650\;{\sim}\;800^{\circ}C$에서 30분간 열처리를 실시하고 전기적 특성을 평가한 결과, $1{\times}10^{-2}\;Torr$에서 증착한 박막에서 양호한 P-V (polarization-voltage) 이력곡선을 얻을 수 있었고, 이때의 잔류분극 (2Pr) 값은 약 $6\;{\mu}C/cm^2$ 이었다. 주사전자현미경 (SEM)을 이용하여 BLT 박막 표면의 미세구조도 관찰하였는데, 스핀코팅 법으로 증착한 경우에 관찰되었던 조대화된 입자들은 관찰되지 않았고, 상당히 양호한 입자 크기 균일도를 나타내었다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.16 no.5
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• pp.378-384
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• 2003

Etching species in CF$_4$/Ar plasma and the behavior of etching rate of Bi$_4$-$_{x}$L$_{x}$rTi$_3$O$_2$ (BLT) films were investigated in inductively coupled plasma (ICP) reactor in terms of etch parameters. The etching rate as functions of CF$_4$ contents showed the maximum 803 $\AA$/min at 20% CF$_4$ addition in CF$_4$/Ar plasma. The increase of RF power and DC bias voltage caused to an increase of etch rate. The variation of relative volume densities for F and he atoms were measured with the optical emission spectroscopy (OES). The chemical states of BLT were investigated with using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS narrow scan analysis shows that La-fluorides remained on the etched surface. The presence of maximum etch rate at CF$_4$(20%)/Ar(80%) may be explained by the concurrence of two etching mechanisms such as physical sputtering and chemical reaction. The roles of he ion bombardment include destruction of metal (Bi, La, Ti)-O bonds as well as assistant for chemical reaction of metals with fluorine atoms.oms.