Sol-gel 법으로 PLT(28) 박막을 제작하여, 박막의 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. XRD와 AFM 관찰결과, $650^{\circ}C$에서 annealing 된 박막은 완전한 perovskite 구조를 가지며 표면거칠기도 22$\AA$ 으로 양호한 값을 나타내었다. Pt/TiO$_{x}$SiO2/Si 기판위에 PLT(28) 박막을 증착시켜 planar 형태의 캐패시터를 제작하여 전기적 특성을 조사하였다. 그 결과, PLT(28) 박막은 상유전상을 가지며,10kHz에서 비유전률과 유전손실은 761 과 0.024 이었다. 또, 5V에서 전하축적 밀도와 누설전류밀도는 각각 134fC/$\mu$m2 과 1.01 $\mu$A/cm2 이었다. 이로부터, PLT(28) 박막이 차세대 DRAM 용 캐패시터 절연막으로 사용될 수 있는 유망한 재료라고 생각된다.다.
[ $Pb_{0.72}La_{0.28}TiO_3$ ] (PLT(28)) 박막을 sol-gel 법을 이용하여 제작한 후, 그 특성을 조사하여 ULSI DRAM 의 캐패시터 절연막으로서의 적용 가능성을 연구하였다. Sol-gel 법의 출발 물질로는 acetate 계를 사용하였다. TGA-DTA 분석을 통하여 PLT(28) 박막의 sol-gel 법에 의한 공정 조건을 확립하였다. 매 coating 후 $350^{\circ}C$ 에서 drying 하고, 마지막으로 $650^{\circ}C$ 에서 annealing 하여 $100\%$ perovskite 구조를 가지는 치밀하고 crack 이 없는 PLT(28) 박막을 얻었다. $Pt/Ti/SiO_2/Si$ 기판 위에 PLT(28) 박막을 형성하여 전기적 특성을 측정하였다. 그 결과 유전 상수와 누설전류밀도가 각각 936 과 $1.1{\mu}A/cm^2$ 으로 측정되었다.
$Pb_{0.72}La_{0.28}TiO_3$ (PLT(28)) 박막을 sol-gel 법을 이용하여 제작한 후, 그 특성을 조사하여 ULSI DRAM 의 캐패시터 절연막으로서의 적용 가능성을 연구하였다. Sol-gel 법의 출발 물질로는 acetate계를 사용하였다. TGA-DTA 분석을 통하여 PLT(28) 박막의 sol-gel 법에 의한 공정 조건을 확립하였다. 매 coating 후 350$^{\circ}C$에서 drying 하고, 마지막으로 650$^{\circ}C$에서 annealing 하여 100% perovskite 구조를 가지는 치밀하고 crack 이 없는 PLT(28) 박막을 얻었다. Pt/Ti/SiO$_2$/Si 기판 위에 PLT(28) 박막을 형성하여 전기적 특성을 측정하였다. 그 결과 유전 상수와 누설전류밀도가 각각 936 과 1.1${\mu}$A/cm$^2$ 으로 측정되었다.
We fabricated the Pb$_{1-0.28{\alpha}}La_{0.28}TiO_{3}$ (PLT(28)) thin film successfully by using the sol-gel method and characterized it to evaluate its potential for being utilized as the capacitor dielectrics of ULSI DRAMs. In our sol-gel process, the acetates were used as the starting materials. Through the TGA-DTA analysis, we established the excellent fabrication conditions of the sol-gel method for the PLT(28) thin film. We obtained the dense and crack-free PLT(28) thin film of 100% perovskite phase by drying at 350$^{\circ}C$ after each coating and final annealing at 650$^{\circ}C$. Its electrical properties were measured from the planar capacitors fabricated on the Pt/Ti/SiO$_{2}$/Si substrate. By the P-E hysteresis measurement, its paraelectric phase was identified and its dielectric constant and leakage current density were measured as 936 and 1.1${\mu}A/cm^{2}$, respectively. Those electrical values indicate that the PLT(28) thin film is the most successful candidate for the capacitor dielectrics of ULSI DRAMs at the present.
$(Pb_{0.72}La_{0.28})Ti_{0.93}O_3(PLT(28))$ thin films were fabricated by pulsed laser deposition. PLT films deposited on $Pt/Ti/SiO_2/Si$ at $600^{\circ}C$ had a preferred orientation in (111) plane and at $550^{\circ}C$ had a (100) preferred orientation. We found that (111) preferred oriented films had well grown normal to substrate surface. This PLT(28) thin films of $1{\mu}m$ thickness had dielectric properties of ${\varepsilon}_r$=1300, dielectric $loss{\fallingdotseq}0.03 $. and had charge storage density of 10 [${\mu}C/cm^2$] and leakage current density of less than $10^{-6}[A/cm^2]$ at 100[kV/cm]. These results indicated that the PLT(28) thin films fabricated by pulsed laser deposition are suitable for DRAM capacitor application.
We have studied the effects of La concentration on the optical and electrical properties of lead lanthanum titanate (PLT) thin films by using sol-gel method. Both the optical and electrical properties are greatly affected by the La concentration. The refreactiv eindices of the films varied from 2.23 to 1.93 with varying La concentration in the range from 15 to 33 mol%. The dielectric constants of the films vary form 340 to 870 with varying La concentration in the range form 15 to 33 mol%. Hysteresis loop becomes slimmer with the increase of La concentration form 15 to 28mol% and little fatter again with the increase of La concentration form 28 to 33 mol%. Among the films investigated in this research, PLT(28) thin film shows the best dielectric properties for the application to the dielectrics of ULSI DRAM's. At the frequency of 100Hz, the dielectric constant and the loss tangent of PLT(28) thin films are 940 and 0.08 respectively. Its leakage current density at 1.5${\times}10^{5}$V/cm is 1${\times}10^{-6}A/cm^{2}$. The comparision between the simulated and the experimental curves for the switching transient characteristics shows that PLT (28) thin films behaves like normal dielectrics.
La 농도에 따른 PLT 박막을 sol-gel법으로 제작하여, La 농도가 PLT 박막의 전기적 특성에 미치는 영양을 조사하였다. La 농도가 5 mol%에서 28 mol%로 증가함에 따라 10KHz의 주파수에서 비유전률은 428에서 761로 증가하였고 유전손실은 0.063에서 0.024로 감소하였으며, 누설전류밀도는 150kV/cm의 전기장에서 6.96${\mu}A/cm^2$에서 0.79${\mu}A/cm^2$으로 감소하는 추세를 보였다. La 농도에 따른 PLT 박막의 이력곡선을 측정한 결과, La의 농도가 5mol%에서 28mol%로 증가함에 따라 잔류분극은 9.55${\mu}C/cm^2$ 에서 1.10${\mu}C/cm^2$ 으로 항전계는 46.4kV/cm에서 13.7kV/cm로 감소하였다. La 농도를 5 mol%에서 28 mol% 까지 변화시킨 PLT 박막에 대한 피로특성을 조사한 결과, La 농도가 증가할수록 피로특성이 현저히 개선됨을 알 수 있었다. 특히, La 농도가 28mol%인 PLT 박막의 경우, 상유전상을 가지며 5V에서 전하축적밀도와 누설전류밀도는 각각 134fC/${\mu}cm^2$과 1.01${\mu}A/cm^2$ 이었으며, La 농도가 10mol%인 PLT 박막은 6.96${\mu}C/cm^2$의 잔류분극과 40.2kV/cm의 항전계를 가졌다. 또한 ${\pm}5V$ 의 사각펄스를 $10^9$회 가한 후에도 잔류분극의 값이 약 20% 감소하는 비교적 우수한 특성을 나타내었다. 결론적으로, La이 10mol% 와 28mol% 첨가된 PLT 박막은 각각 NVFRAM과 차세대 DRAM 용 캐패시터 절연막으로 사용될 수 있는 매우 유망한 재료라 생각할 수 있다.
Thin films of phase-pure perovskite (P $b_{0.72}$L $a_{0.28}$) $Ti_{0.93}$$O_3$(PLT) were deposited in-situ onto Pt/Ti/ $SiO_2$/Si substrates by pulsed laser deposition. We have systematically investigated the variation of grain sizes depending on the process condition. Both in-situ annealing and ex-situ annealing treatments have been compared depending on the annealing time. Two-step process to grow (P $b_{0.72}$L $a_{0.28}$) $Ti_{0.93}$$O_3$(PLT) films was adopted and verified to be useful to enlarge the grain size of the film and to enhance the leakage current characteristics. The grain sizes of PLT thin films were successfully controlled 260 to 350 nm by changing process parameters. Electrical properties including dielectric constant, ferroelectric characteristics, crystallization and leakage current of PLT thin films were shown to be strongly inf1uenced by grain size. Also PLT thin films on p-type(100) Si substrate will be fabricated by pulsed laser deposition technique using a Nd:YAG laser with different wavelengths of 355, 532 and 1064 nm. Effect of the variation of laser wavelength on dielectric properties will be discussed. Microstructural and electrical properties of the film were investigated by C-V measurement leakage current measurement and SEM.ent and SEM.
PLT(28) ($Pb_{0.72}La_{0.28}Ti_{0.93}O_3$) dielectric thin films have been deposited on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates in situ by a laser ablation. We have systematically changed the laser fluence from $0.5\;J/cm^2$ to $3\;J/cm^2$, and deposition temperature from $450^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$. The surface morphology was changed from planar grain structure to columnar structure as the nucleation energy was increased. The PLT thin film with columnar structure showed good dielectric properties. It is shown that the deposition temperature strongly affect the film nucleation compared with the laser fluence.
PLT(28) ($Pb_{0.72}La_{0.28}Ti_{0.93}O_3$) dielectric thin films have been deposited on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates in situ by a laser ablation. We have systematically changed the laser fluence from $0.5\;J/cm^2$ to $3\;J/cm^2$, and deposition temperature from $450^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$. The surface morphology was changed from planar grain structure to columnar structure as the nucleation energy was increased. The PLT thin film with columnar structure showed good dielectric properties. It is shown that the deposition temperature strongly affect the film nucleation compared with the laser fluence.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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