• 제목/요약/키워드: $Ta_2O_5$ thin film

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Bi$_4$Ti$_3$O$_{12}$ 박막의 제작과 그 특성에 관한 연구 (Preparation of A Bi$_4$Ti$_3$O$_{12}$ Thin Film and Its Electrical Properties)

  • 김성진;정양희;윤영섭
    • 대한전자공학회:학술대회논문집
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    • 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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    • pp.195-198
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    • 1999
  • A Bi$_4$Ti$_3$O$_{12}$ (BIT) thin film is prepared by sol-gel method using acetate precursors and evaluated whether it could be applied to NVFRAM. The drying and the annealing temperature are 40$0^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$, respectively and they are determined from the DT-TG analysis. The BIT thin film deposited on Pt/Ta/SiO$_2$/Si substrate shows orthorhombic perovskite phase. The grain size and the surface roughness are about 100 nm and 70.2$\AA$, respectively. The dielectric constant and the loss tangent at 10 KHz are 176 and 0.038, respectively, and the leakage current density at 100㎸/cm is 4.71$mutextrm{A}$/$\textrm{cm}^2$. In the results of hysteresis loops measured at $\pm$250㎸/cm, the remanent polarization (Pr) and the coercive field (Ec) are 5.92$mutextrm{A}$/$\textrm{cm}^2$ and 86.3㎸/cm, respectively. After applying 10$^{9}$ square pulses of $\pm$5V, the remanent polarization of the BIT thin film decreases as much as about 33% from 5.92 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$ of initial state to 3.95 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$.

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$Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ 박막에서 Bi-O 결합과 전기 물성에 대한 Ta 치환의 영향 (The Effect of Ta-substitution on the Bi-O Bonding and the Electrical Properties of $Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ Thin Films)

  • 고태경;한규석;윤영섭
    • 한국세라믹학회지
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    • 제38권6호
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    • pp.558-567
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    • 2001
  • 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.

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Microstructures and Electrical Properties of $RuO_2$Bottom Electrode for Ferroelectric Thin Films

  • Shin, Woong-Chul;Yang, Cheol-Hoon;Jun-SiK Hwang;Yoon, Soon-Gil
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • 제3권4호
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    • pp.263-268
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    • 1997
  • RuO$_3$ thin films were deposited on Si(100) substrate at low temperatures by hot-wall metalorganic chemical vapor deposition. Bis(cyclopentadienyl) ruthenium, Ru$(C_5H_5)_2$, was used as the precursor RuO$_2$single phase was obtained at a low deposition temperature of 25$0^{\circ}C$ and the crystallinity of RuO$_2$thin films improved with increasing deposition temperature. RuO$_2$thin films grow perpendicularly to the substrate and show the columnar structure. The grain size of RuO$_2$films drastically increases with increasing the deposition temperature. The resistivity of the 180 nm-thick RuO$_2$thin films deposited at 27$0^{\circ}C$ was 136 $\mu$$\Omega$-cm and increased with decreasing film thickness. SrBi$_2Ta_2O_4$ thin films deposited by rf magnetron sputtering on the RuO$_2$bottom electrodes showed a fatigue-free characteristics up to ~10$^10$ cycles under 5 V bipolar square pulses and the remanent polarization, 2 P$_r$ and the coercive field, 2 E, were 5.2$\mu$C/$\textrm{cm}^2$ and 76.0 kV/cm, respectively, for an applied voltage of 5 V The leakage current density was about 7.0$\times$10$^{-6}$ A/$\textrm{cm}^2$ at 150 kV/cm.

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RF magnetron sputtering으로 제조된 강 유전체 $SrBi_2Ta_2O_9$ 박막의 열처리 온도에 따른 특성 연구 (Characterization of Ferroelectric $SrBi_2Ta_2O_9$ Thin Films Deposited by RF Magnetron Sputtering With Various Annealing Temperatures)

  • 박상식;양철훈;윤순길;안준형;김호기
    • 한국세라믹학회지
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    • 제34권2호
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    • pp.202-208
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    • 1997
  • Bi층 SrBi2Ta2O9(SBT)박막을 상온에서 rf magnetron sputtering에 의해 Pt/Ti/SiO2/Si기판위에 증착한 다음 산소 분위기 하에서 1시간동안 75$0^{\circ}C$, 80$0^{\circ}C$, 85$0^{\circ}C$로 열처리하였다. 타겟은 박막내의 Bi와 Sr의 부족을 보상하기 위해 20mole%의 Bi2O3와 30mole%의 SrCO3를 과잉으로 넣어 사용하였으며, 80$0^{\circ}C$로 열처리한 박막의 조성은 Sr0.7Bi2.0Ta2.0O9.0이었다. 200nm의 두께를 갖는 이 SBT박막은 치밀한 미세구조와, 1MHz의 주파수에서 210의 유전상수, 0.05의 유전손실을 나타내었고, 또한 100 kMz에서 32$0^{\circ}C$의 큐리온도를 나타냈으며 그 온도에서의 유전상수는 314이었다. 이 SBT박막의 잔류분극(2Pr)과 항전계(2Ec)값은 각각 인가전압 3V에서 9.1$\mu$C/$\textrm{cm}^2$과 85kV/cm이었고, 5V의 bipolar pulse 하에서 1010 cycle까지 피로현상이 나타나지 않았으며, 누설전류 밀도는 150kV/cm에서 7$\times$10-7A/$\textrm{cm}^2$의 값을 보였다. rf magnetron sputtering 으로 제조된 SBT박막은 비휘발성 메모리 소자에의 응용이 가능하다.

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LSMCD 공정으로 제조한 SBT 박막의 Sr/Ta 몰비에 따른 강유전 특성 (Effect of Sr/Ta mole ratio on the ferroelectric properties of SBT thin films fabricated by LSMCD process)

  • 박주동;김지웅;오태성
    • 한국진공학회지
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    • 제9권4호
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    • pp.360-366
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    • 2000
  • LSMCD (Liquid Source Misted Chemical Deposition)공정으로 Sr/Ta몰비 0.35~0.65 조성범위에서 150 nm 두께의 $Sr_xBi_{2.4}Ta_2O_9$ (SBT)박막을 제조하여, Sr/Ta몰비에 따른 결정상과 미세구조, 강유전 특성 및 누설전류 특성을 분석하였다. LSMCD 공정으로 제조한 SBT박막은 Sr/Ta 몰비 0.425의 조성에서 최적의 강유전 특성을 나타내어 $\pm$5 V의 구동전압 인가시 15.01 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 잔류분극 $2P_{r}$과 41kV/cm의 항전계 $E_{c}$를 나타내었다. LSMCD공정으로 제조한 Sr/Ta 몰비 0.35~0.5 범위의 SBT 박막은 100 kV/cm의 전기장 하에서 $10^{-5}$A/$\textrm{cm}^2$ 미만의 낮은 누설전류 밀도를 나타내었으며, $\pm$5V의 구동전압 인가시 $10^{10}$회의 스위칭 후에도 잔류분극 감소가 1% 미만인 우수한 분극피로 특성을 나타내었다.

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HF-CVD법에 의한 세라믹스 기판에의 다이아몬드박막 합성과 그 밀착성 평가 (Diamond Film Deposition on Ceramic Substrates by Hot-Filament CVD and Evaluation of the Adhesion)

  • 신순기
    • 한국재료학회지
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    • 제10권8호
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    • pp.575-580
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    • 2000
  • Ta(TaC) 필라멘트를 이용한 HF-CVD 법에 의하여 $Si_3N_4$, SiC, WC, $Al_2O_3$를 기판으로 다이아몬드 박막을 증착하고, 그 밀착특성을 평가하였다. 로내의 $CH_4$농도를 10%로 높게 하였을 경우에는 막중에 graphitic(amorphous) carbon이 생성됨을 확인할 수 있었다. 박막을 $12\mu\textrm{m}$ 정도까지 두껍게 하면, WC기판에서는 부분적 박리형상이 관찰되었으나, $Si_3N_4$를 기판으로 하였을 경우에는 안정한 박막을 얻을 수 있었다. Indentation test 결과로부터 grainding에 의한 기판표 처리가 밀착성 향상에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 또 compression topple test에서는 박막의 두께는 밀착성과 반비례의 관계를 가지는 것을 알 수 있었다. 수 있었다.

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이온 보조 증착한 ${Ta_2}{O_5}$ 광학 박막의 광학적 및 기계적 특성 분석 (Optical and mechnical properties of ${Ta_2}{O_5}$ optical thin films by ion assisted deposition)

  • 류태욱;김동진
    • 한국광학회지
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    • 제11권3호
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    • pp.147-151
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    • 2000
  • 전자총을 사용하여 이온 보조한 Ta2O5 박막과 이온 보조하지 않은 ${Ta_2}{O_5}$ 박막을 진공 증착하고, 증착 조건에 따른 광학적 특성과 기계적 특성을 측정하였다. 양극전압 120V, 이온빔 전류밀도 $50~500\muA/cm^2$로 산소 이온보조 증착한 박막의 경우 굴절률은 상온에서 제작한 보통 ${Ta_2}{O_5}$ 박막의 1.94보다 높은 2.15이었으며, 변형력은 $7.0\times10^8 dyne/cm^2$보다 낮은 $5.0\times10^8 dyne/cm^2$2이었다. 이는 기판온도 $230^{\circ}C$에서 증착한 박막과 광학적.기계적 특성이 유사함을 알수 있었다. 아르곤 이온 보조한 박막의 경우 인장 변형력은 감소하였으나 가시광 영역의 단파장쪽에서 흡수가 발생하였다. 그리고 X-선 회절분석 결과 모든 박막의 비정질로 나타났다.

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