• 한국세라믹학회지
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• 제30권6호
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• pp.510-516
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• 1993

$PbTiO_3$ thin films have been formed by rapid thermal annealing(RTA) of $TiO_2$/Pb/$TiO_2$ multilayer films deposited on Si wafers by RF sputtering. Based on the optimal depositon conditions of TiO2 and Pb, $TiO_2$/Pb/$TiO_2$ three layers were deposited for 900$\AA$ each. These films were subjected to RTA process at the temperatures ranging from $400^{\circ}C$ to $900^{\circ}C$ for 30 seconds in air, and were analyzed by X-ray diffraction and transmission electron microscopy to investigate the phases and the microstructures. As a result, perovskite $PbTiO_3$ phases was obtained above $500^{\circ}C$ with the trace of unreacted $TiO_2$. RBS analysis revealed the anisotropic behavior of diffusion that the diffusivity of Pb to the bottom $TiO_2$ layer was faster than that of Pb to the top $TiO_2$ layer. The amorphous Pb-silicate was formed between film and Si substrate due to the diffusion of Pb, but Pb-silicate existed locally at the interface and the amount of that phase was very small. Therefore the effect of bottom $TiO_2$ layer as a diffusion barrier was confirmed. $PbTiO_3$ films formed by current technique showed a relative dielectric constant of 60, and the maximum breakdown field reached 170kV/cm.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권2호
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• pp.123-128
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• 1998

Multilayer ceramic capacitors(MLCC) were prepared by laminating the layer of composition with dif-ferent Curie temperature to improve temperature coefficient in the Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 binary system. Green sheet was formed by tape casting using Pb(Mg1/3Nb2/3)O3-PbTiO3 and PbTiO3 synthesized with solid state reaction of PBO. Nb2O5 MgO and TiO2. Green sheet with electrode of 70Ag-30Pd was laminated under 300 kg/cm2 at 70$^{\circ}C$ and sintered at 1100$^{\circ}C$ for 2hr. Curie temperatues for MLCC with 10 layers of pure PMN and 0.9PMN-0.1PT were lowered to -22$^{\circ}C$ and 36$^{\circ}C$ respectively. MLCC with 7 layers of PMN and 3 layers of 0.9PMN-0.1PT showed nearly zero temperature coefficient of capacitance in the range of -20∼30$^{\circ}C$ and sum of dissipation factor of each layer.

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.839-846
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• 1996

Epitaxial (La, Sr)$CoO_3/Pb(Zr,\;Ti)O_3/(La,\;Sr)CoO_3$by pulsed laser deposition for ferroelectric field effect transistor. Epitaxial $LaCoO_3/Pb(Zr,\;Ti)O_3/(La,\;Sr)CoO_3$ heterostructures exhibited 70$\mu C/cm^2$ and 17 $\mu C/cm^2$at a positively and negatively poled states, respectively. On the other hand, epitaxial (La, Sr)$CoO_3/Pb(Zr,\;Ti)O_3/LaCoO_3$heterostructures show the remnant polarization states opposite to the $LaCoO_3/Pb(Zr,\;Ti)O_3/(La,\;Sr)CoO_3$ heterostructures. This indicates that the interface between (La, Sr)$CoO_3$ (LSCO) and $Pb(Zr, Ti)O_3(PZT)$ layers affects the asymmetric polarization remanence through electrochemical nature. The resistivity of $LaCoO_3$ (LCO) layer was found to be dependent on an ambient oxygen, primarily the ambient oxygen pressure during deposition. The resistivity of the LCO layer varied in the range of 0.1-100 $\Omega$cm. It is suggested that, with an appropriate resistivity of the LCO layer, the LCO/PZT/LSCO heterostructure can be used as the ferroelectric field effect transistor.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1240_1241
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• 2009

In this paper, sol-gel-spin coated $Pb(ZrTi)O_3$ thin film with $ZrO_2$ buffer-layer and $PbTiO_3$ seed-layer was investigated for vibration MEMS energy harvester to scavenge power from ambient vibration via d33 piezoelectric mode. Piezoelectric thin film deposition techniques on insulating layer is the important key for $d_{33}$ mode of piezoelectric vibration energy harvester. $ZrO_2$ buff-layer was utilized as an insulating layer. $PbTIO_3$ seed-layer was applied as an inter-layer between PZT and $ZrO_2$ layer to improve the crystalline of PZT thin film. The fabricated PZT thin film had a remanent polarization of 5.3uC/$cm^2$ and the coercive field of 60kV/cm. The fabricated energy harvester using PZT thin film with PTO seed-layer generated 1.1uW of electrical power to $2.2M{\Omega}$ of load with $4.4V_{pvp}$ from vibration of 0.39g at 528Hz.

• 한국재료학회지
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• 제10권4호
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• pp.282-289
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• 2000

전자싸이클로트론공명-플라즈마 화학기상증착법으로 $PbTiO_3$박막을 증착하였다. $RuO_2$ 기판과 Pt 기판 위에 금속유기화합물 원료기체 유량 및 증착온도에 따라서 $PbTiO_3$박막의 증착특성을 연구하였다. $RuO_2$ 기판 위에서 Pt 기판에 비하여 Pb-oxide 분자의 잔류시간이 상대적으로 크고, 페로브스카이트 핵생성 밀도는 상대적으로 작으며, 단일한 페로브스카이트 상의 $PbTiO_3$ 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 Pt 기판보다 좁았다. $PbTiO_3$ 박막 증착 전 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 $RuO_2$ 기판에서도 페로브스카이트 핵생성 밀도를 증가시켜 단일한 페로브스카이트 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 확장되었다. $PbTiO_3$에서 Ti 성분을 Zr으로 일부 대체시킨 $Pb(Zr,Ti)O_3\;(PZT)$ 박막의 경우에도 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 넓은 공정범위에서 단일한 페로브스카이트 PZT 박막을 $RuO_2$기판 위에서도 제조할 수 있었다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제30권1호
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• pp.201-204
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• 2009

$BaTiO_3/SrTiO_3$ and $PbTiO_3/PbZrO_3$ superlattice thin films were fabricated on $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrate by the pulsed laser deposition process. The morphologies and physical properties of deposited films were characterized by using X-ray diffractometer, HR-SEM, and Impedance Analyzer. XRD data and SEM images of the films indicate that each layer was well deposited alternatively in the superlattice structure. The dielectric constant of $BaTiO_3/SrTiO_3$ superlattice thin film was higher than that of individual $BaTiO_3$ or $SrTiO_3$ film. Same result was obtained in the $PbTiO_3/PbZrO_3$system. The dielectric constant of a superlattice film was getting higher as the number of layer is increased.

• 한국세라믹학회지
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• 제42권2호
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• pp.104-109
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• 2005

PbO 완충층의 역할을 확인하기 위해, r.f. magnetron sputtering법을 이용하여 p-type (100) Si 기판 위에 $Pt/Pb_{1.1}Zr_{0.53}Ti_{0.47}O_{3}$와 PbO target으로 Pt/PZT/PbO/Si의 MFIS 구조를 제조하였다. MFIS 구조에 완충층으로 PbO를 삽입함으로써 PZT 박막의 결정성이 크게 향상되었고, 박막의 공정온도도 상당히 낮출 수 있었다. 그리고 XPS depth profile 분석 결과, PbO 증착시 기판온도가 PbO와 Si의 계면에서 Pb의 확산에 미치는 영향을 확인하였다. PbO 완충층을 삽입한 MFIS는 높은 메모리 윈도우와 낮은 누설전류 밀도를 가지는 추수한 전기적 특성을 나타내었다. 특히, 기판온도 $300^{\circ}C$에서 증착된 PbO를 삽입한 Pt/PZT(200nm, $400^{\circ}C)PbO(80nm)/Si$는 9V의 인가전압에서 2.OV의 가장 높은 메모리 윈도우 값을 나타내었다.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권4호
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• pp.378-387
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• 1994

선행연구[1] 즉, $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA}/)$ 3층구조박막으로부터 열확산에 의해 상형성이 가능하였던 $PbTiO_3$ 박막의 특성을 개선하기 위하여 스퍼터링법을 이용하여 Si기판위에 각 요소층의 두께를 $200~300 {\AA}$으로 얇게하고 적층수를 3,5,7,9,11층$(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$으로 변화시켜가며 다층구조박막을 형성한 후 이를 RTA 처리하여 $PbTiO_3$ 박막을 제조하였다. 그 결과 $500^{\circ}C$ 이상에서 단일상의 $PbTiO_3$가 형성되었다. 또한 요소층의 두께를 얇게하고 적층수를 늘려서 열처리한 결과 Pb-silicate 및 void 생성이 억제되어 우수한 계면상태를 유지하였으며 조성도 보다 균일해지는 양상을 나타내었다. $PbTiO_3$ 박막의 MiM구조에 C-V 특성으로부터 측정된 유전상수는 열처리 조건에 따른 경향을 나타내지 않았으나 적층수가 많아져 박막의 두께가 증가 할수록 유전상수가 증가하였다. MIS 구조의 $PbTiO_3$ 박막의 I-V 특성 측정 결과 절연파괴강도는 최고 150kV/cm이었다.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.684-690
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• 2000

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.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제11권6호
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• pp.436-441
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• 1998

$Pt/SrTiO_3/Pb_x(Zr_{0.52}, Ti_{0.48})O_3/SrTiO_3/Si$ structure was prepared by rf-magnetron sputtering method for use in nondestructive read out ferroelectric RAM(NDRO-FEAM). PBx(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3}$(PZT) and $SrTiO_3$(STO) films were deposited respectively at the temperatures of $300^{\circ}C and 500^{\circ}C$on p-Si(100) substrate. The role of the STO film as a buffer layer between the PZT film and the Si substrate was studied using X-ray diffraction (XRD), Auger electron spectroscopy (ASE), and scanning electron microscope(SEM). Structural analysis on the interfaces was carried out using a cross sectional transmission electron microscope(TEM). For PZT/Si structure, mostly Pb deficient pyrochlore phase was formed due to the serious diffusion of Pb into the Si substrate. On the other hand, for STO/PZT/STO/Si structure, the PZT film had perovskite phase and larger grain size with a little Pb interdiffusion. the interfaces of the PZT and the STO film, of the STO film and the interface layer and $SiO_2$, and of the $SiO_2$ and the Si substate had a good flatness. Across sectional TEM image showed the existence of an amorphous layer and $SiO_2$ with 7nm thickness between the STO film and the Si substrate. The electrical properties of MIFIS structure was characterized by C-V and I-V measurements. By 1MHz C-V characteristics Pt/STO(25nm)/PZT(160nm)/STO(25nm)/Si structure, memory window was about 1.2 V for and applied voltage of 5 V. Memory window increased by increasing the applied voltage and maximum voltage of memory window was 2 V for V applied. Memory window decreased by decreasing PZT film thickness to 110nm. Typical leakage current was abour $10{-8}$ A/cm for an applied voltage of 5 V.