세라믹은 고온에서 뛰어난 내마모성, 내부식성을 가지기 때문에 산업적 응용에 있어서 널리 사용된다. 세라믹은 금속과 비교해서 고온에서 더 큰 강도를 가지고 있고, 더 낮은 열전도도 및 열팽창 계수를 가진다. 그러나, 세라믹이 가진 취성의 성질은 전기전자산업과 고온에서의 구조적 적용에의 넓은 적용을 제한한다. Ti 활성금속과 STS304를 IBAD 기술을 이용해서 동시에 증착시켜 STS304 스테인레스강에 $Al_2O_3$(알루미나)의 브레이징 접합강도에 어떤 영향을 미치는지 알아보았으며, 시험편들은 Ti 타겟과 Ti+ STS304 타겟 두 종류를 이용하여 두께를 변화시켜가며 증착하였다. 브레이징 접합을 위한 삽입금속으로는 일반적으로 사용되는 Ag-Cu 공정조성의 합금이 사용되었다. 브레이징 접합품의 강도는 Ag-Cu 삽입금속과 알루미나 사이의 반응층의 두께와 반응 생성물 조직에 의해 결정되며, 본 실험에서는 계면 반응의 메커니즘을 보다 구체화하고 계면 반응에 의한 경사기능성의 접합계면을 더욱 향상시키는 결과를 얻고자 한다.
Pulsed laser deposition 방법으로 증착한 $PbZr_{0.3}Ti_{0.7}O_{3}$ (PZT)박막의 구조적, 전기적 성질에 대한 연구를 하였다. PZT 박막은 $LaAlO_3$ 기판위에 동일한 조건으로 증착된 $LaMnO_3$ (LMO) 산화물을 하부 전극으로 하여 증착시간을 변화시키며 증착하였다. High-resolution x-ray diffraction 결과를 통해 LMO 하부 전극과 PZT 박막이 방향성 있게 자란 것을 확인할 수 있었고 박막의 두께는 field-emission scanning electron microscope을 통하여 측정할 수 있었다. 또한 우리는 atomic force microscopy을 이용하여 박막의 표면 거칠기를 구하였고 국소적인 범위의 전기적 특성은 piezoelectric force microscopy 모드를 이용하여 측정하였다. 그 결과 PZT/LMO 구조는 나노 스토리지의 미디어로 쓰이기 위해 필요한 성질들을 갖추었음을 알 수 있었다.
Etching characteristics of (Pb,Sr)$TiO_3$(PST) thin films were investigated using inductively coupled chlorine based plasma system as functions of gas mixing ratio, RF power and DC bias voltage. It was found that increasing of Ar content in gas mixture lead to sufficient increasing of etch rate and selectivity of PST to Pt. The maximum etch rate of PST film is $562\;{\AA}$/min and the selectivity of PST film to Pt is 0.8 at $Cl_2/(Cl_2+Ar)$ of 20 %. It was proposed that sputter etching is dominant etching mechanism while the contribution of chemical reaction is relatively low due to low volatility of etching products.
Sol-gel preparation technique using a chemical reaction of metal alkoxides has been widely used for the fabrication of various materials including ceramics. However, its mechanism has been studied till now because a number of chemical ways are possible from various alkoxides and additives. In this study, the mechanism of hydrolysis, condensation, and polymerization of alkoxides were investigated from the fabrication of lead-zirconate-titanate (PbZr$\_$x/Ti$\_$l-x/O$_3$; PZT) thin film that is used as various micro-actuator, transducer, and sensor because of its high electro-mechanical coupling factors and thermal stability. Furthermore, the fabrication process and characteristics of self-patternable PZT film using photosensitive stabilizer were studied in order to resolve the problem of physical damage and properties degradation during dry etching for device fabrication. Using an optimum condition to prepare the self-patternable PZT film, more than 5000 ${\AA}$ thick self-patternable PZT film could be fabricated by three times coating. The PZT film showed 28.4 ${\mu}$c/cm$^2$ of remnant polarization (Pr) and 37.0 kV/cm of coercive field (E$\_$c/).
Thin films of $Pb(Zr_xTi_{1-x})O_3$)PZT) were grown on $Pt/SiO_2/Si(100)$ at various temperatures by RF magnetron sputtering method. Surface morphology of these films were studied by using Atomic Force Microscopy(AFM). These films were also analyzed by using Atomic Force Microscopy(AFM). These films were also analyzed by using X-ray photoemission spectroscopy(XPS) for determining their chemical composition and their depth profile. It was found that the films grown at the substrated temperature of $300^{\circ}C$ have much more smooth surface characteristics in comparison to those films grown at room temperature, which may be explained in terms of surface mobility of ad-atoms such as Pb. It was also found that Pb enrichment in the near surface region enhanced for the films grown at higher substate temperature.
Fiber-Fabry-Perot (FFP) tunable filters, the essential component of WDM transmission, were designed, fabricated and characterized. Multi-layered thin film mirrors that consists of an optical collimater's corss section as a substrate and TiO$_{2}$SiO$_{2}$ alternating multi-layered films as a filter wer designed by means of the transfer matrix method. Fabricated mirrors showed the high reflectivity over around 98% as expected. After fabricating the tuneable filters using PZT, we measured FSR, FWHM, finesse , crosstalk and insertion loss, confirming that the built devices satisfied the optical filter's specifications required in the SEDM transmission systems.
형광체로서 ZnS를 사용하고 BST 강유전체 박막을 절연체로 사용한 전계발광소자를 제작하고 그 특성을 조사하였다. 형광체로는 청색 및 녹색발광을 위해 각각 $ZnS:AgF_3$와 ZnS:$TbF_3$를 사용하였으며 적색을 위해 ZnS:Mn과 $ZnS:SmF_3$를 사용했다. 이들의 형광체가 증착 도중에 분해되는 것을 막기 위해 석영관에 그들을 각각 봉입해서 열처리하여 결정화시킨 후에 진공증착원으로 사용하였다. 한편 절연층으로 사용한 BST박막은 $Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$세라믹스 타겟을 사용하여 마그네트론 스퍼터링 방법으로 제조하였다. 이때 기판온도, 분위기압 및 작동기체인 $Ar:O_2$의 비가 각각 $400^{\circ}C$, 30 mTorr 및 9:1이였다. 각 형광체의 두께는 150 nm씩 합계 600 nm였고, 절연층은 상부가 400 nm 및 하두가 200 nm이었다. 이와 같이 만든 박막 전계발광소자의 발광 문턱전압은 $75\;V_{rms}$이고, 최고 휘도는 $100\;V_{rms}$에서 $3200\;cd/m^2$이었다. 그리고 절연층의 유전상수는 1 kHz에서 254이다.
In this study, two kinds of barium strontium titanate (BST) samples were prepared. One is a conventional BST film that is sputtered in a mixture of argon and oxygen. The other is a nitrogen-incorporated BST film that is sputtered in a mixture of oxygen and intentionally added nitrogen instead of argon gas. The structural properties of both of the BST films had not changed significantly with the species of sputtering gas. However, the leakage current of BST films sputtered at ($N_2$+O$_2$) atmosphere was lower than those sputtered at (Ar +O$_2$) atmosphere: 1.9$\times$10$^{-8}$ A/cm$^2$ at 2V for the films prepared at (Ar +O$_2$) atmosphere and 8.6$\times$10$^{-9}$ A/cm$^2$ for the films at ($N_2$+O$_2$) atmosphere. From an XPS analysis, it has been found that nitrogen atoms are incorporated in BST films with a concentration of 1.92 at% and form a certain oxynitride phase. It is proposed that nitrogen atoms are able to fill the oxygen vacancies of BST films during sputtering process, and then the leakage current reduces due to a decrease in the vacancies. The BST films sputtered at ($N_2$+O$_2$) atmosphere have superior electrical properties to the films sputtered at (Ar +O$_2$), without any significant structural changes.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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