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비휘발성 메모리 소자로의 응용의 관점에서 PLZT(10/y/z) 박막에서의 Zr/Ti 농도 변화 효과 (Effect of Zr/Ti concentration in the PLZT(10/y/z) thin films from the aspect of NVFRAM application)

  • 김성진;강성준
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제38권5호
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    • pp.1-1
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    • 2001
  • 비휘발성 메모리 소자로의 응용의 관점에서, sol-gel 방법으로 La 을 10mo1% 로 고정시킨 PLZT (10/y/z) 박막을 제작하여 Zr/Ti 조성비에 따른 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. PLZT(10/40/60) 박막은 로제트와 파이로클로르 상이 관찰되었으며, Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, (100) 배향성, 결정립 크기와 표면 거칠기는 증가되었다. 또한 Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, 10㎑ 에서 비유전율은 600 에서 400 으로 감소된 반면, 유전손실은 0.028 에서 0.053 로 증가되었으며, 170 ㎸/cm 에서 누설전류밀도는 1.64×$10^{-6}$ 에서 1.26×$10^{-7}$A/㎠ 으로 감소되었다. 그리고 ± 170㎸/㎝ 에서 측정한 PLZT 박막의 이력곡선을 측정한 결과, Zr/Ti 조성비가 40/60 에서 0/100 로 변화함에 따라 PLZT 박막의 잔류분극과 항전계는 6.62 에서 12.86 μC/cm2, 32.15 에서 56.45㎸/㎝ 로 각각 증가되었으며, 피로와 retention 특성 역시 개선되었다. PLZT 박막에 ±5V 의 사각펄스를 $10^9$ 회 인가하여 피로특성을 측정한 결과, PLZT(10/40/60) 박막의 잔류분극은 초기분극값으로부터 50% 감소된 반면, PLZT(10/0/100) 박막은 30% 감소되었다. 또, $10^5$ 초의 retention 결과에서 PLZT(10/0/100) 박막은 초기분극값에서 오직 11% 만이 감소된 반면, PLZT(10/40/60) 박막은 40% 감소되었다.

Sol-gel법으로 증착한 PLZT(9/65/35) 박막의 Self-seed layer에 따른 구조 및 특성 (Investigation of Structural and Electrical properties of Self-seed layered PLZT(9/65/35) thin films deposited by sol-gel method)

  • 이철수;윤지언;차원효;손영국
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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    • pp.204-205
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    • 2007
  • Self-seed 층을 이용한 PLZT(9/65/35), 강유전체 박막을 Sol-Gel 법을 이용해 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 증착한 후, Self-seed 층에 의한 PLZT(9/65/35) 박막의 구조적, 전기적 특성을 고찰하였다. Seed 층을 도입하지 않은 PLZT 박막의 경우 다결정 상으로 형성되는 것을 알 수 있었으며, seed 층을 도입한 PLZT 박막은 (110) 방향으로 우선 배향됨을 알 수 있었다. 증착된 PLZT(9/65/35) 박막의 유전율 및 유전손살은 10kHz에서 유전율 205, 유전손살 0.029 이었으며, Self-seed layer를 도입한 PLZT 박막의 경우 seed layer를 도입하지 않은 PLZT 박막보다 낮은 온도에서 결정화 되는 것을 관찰 할 수 있었다. Self-seed layer가 도입된 PLZT(9/65/35) 박막의 경우 잔류분극 ($P_r$) 값은 $9.1{\mu}C/cm^2$, 항전계($E_c$)는 47 kV/cm을 나타내었다.

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비휘발성 메모리소자로의 응용의 관점에서 PLZT(10/y/z) 박막에서의 Zr/Ti 농도변화 효과 (Effect of Zr/Ti Concentration in the PLZT(10/y/z) Thin Films From the Aspect of NVFRAM Application)

  • 김성진;강성준;윤영섭
    • 대한전자공학회논문지SD
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    • 제38권5호
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    • pp.313-322
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    • 2001
  • 비휘발성 메모리 소자로의 응용의 관점에서, sol-gel 방법으로 La 을 10mo1% 로 고정시킨 PLZT (10/y/z) 박막을 제작하여 Zr/Ti 조성비에 따른 구조적 및 전기적 특성을 조사하였다. PLZT(10/40/60) 박막은 로제트와 파이로클로르 상이 관찰되었으며, Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, (100) 배향성, 결정립 크기와 표면 거칠기는 증가되었다. 또한 Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, 10㎑ 에서 비유전율은 600 에서 400 으로 감소된 반면, 유전손실은 0.028 에서 0.053 로 증가되었으며, 170 ㎸/cm 에서 누설전류밀도는 1.64×10/sup -6/ 에서 1.26×10/sup -7/A/㎠ 으로 감소되었다. 그리고 ± 170㎸/㎝ 에서 측정한 PLZT 박막의 이력곡선을 측정한 결과, Zr/Ti 조성비가 40/60 에서 0/100 로 변화함에 따라 PLZT 박막의 잔류분극과 항전계는 6.62 에서 12.86 μC/cm2, 32.15 에서 56.45㎸/㎝ 로 각각 증가되었으며, 피로와 retention 특성 역시 개선되었다. PLZT 박막에 ±5V 의 사각펄스를 10/sup 9/ 회 인가하여 피로특성을 측정한 결과, PLZT(10/40/60) 박막의 잔류분극은 초기분극값으로부터 50% 감소된 반면, PLZT(10/0/100) 박막은 30% 감소되었다. 또, 10/sup 5/ 초의 retention 결과에서 PLZT(10/0/100) 박막은 초기분극값에서 오직 11% 만이 감소된 반면, PLZT(10/40/60) 박막은 40% 감소되었다.

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기판온도에 따른 PLZT박막의 결정성과 전기적 특성 (Effects of substrate temperatures on the properties of PLZT thin films deposited by RF magnetron sputtering)

  • 이인석;윤지언;김상지;손영국
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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    • pp.225-225
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    • 2008
  • PLZT 박막을 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 RF-마그네트론 스퍼터링방법으로 형성할 때 기판온도에 따른 PLZT 박막의 결정성과 전기적 특성 및 강유전 특성에 미치는 영향에 관하여 연구하였다. 하부전극 Pt와 PLZT 박막 사이에는 완충층으로 $TiO_2$를 사용하여 계면에서의 상호확산을 제어하면서 우수한 물성의 PLZT 박막을 얻고자 하였으며, 여러 기판온도에서 PLZT 박막을 증착한 후, 박막의 결정화를 위해 급속열처리법으로 $700^{\circ}C$로 후열처리하였다. 그 결과 기판온도 $400^{\circ}C$에서 증착한 PLZT 박막이 가장 우수한 특성을 나타내었으며, 이때의 잔류분극과 누설전류밀도는 각각 15.8 ${\mu}C/cm^2$, $5.4\times10^{-9}A/cm^2$ 이였다. 그러나 $500^{\circ}C$에서는 결정립 조대화현상이 나타나면서 잔류분극과 누설전류밀도는 9 ${\mu}C/cm^2$, $3.09\times10^{-7}A/cm^2$로 특성이 저하되었다.

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TiO2 Buffer Layer의 후열처리 온도 증가에 따른 PLZT 박막의 유전특성에 대한 연구 (The Dielectric Properties of PLZT Thin Films as Post Annealing Temperatures of TiO2 Buffer Layer)

  • 윤지언;이인석;김상지;손영국
    • 한국진공학회지
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    • 제17권6호
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    • pp.560-565
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    • 2008
  • 본 연구에서는 PLZT 박막이 $(Pb_{0.92}La_{0.08})(Zr_{0.65}Ti_{0.35})O_3$ 조성의 타겟을 이용한 R.F. 마그네트론 스퍼터링공정에 의해 실리콘 웨이퍼 위에 증착되었다. PLZT 박막의 강유전특성을 향상시키기 위해 buffer layer인 $TiO_2$ 층이 사용되었으며, buffer layer의 후열처리온도 변화에 따른 PLZT 박막의 결정성과 유전특성이 연구되었다. buffer layer이 삽입되지 않은 PLZT 박막의 잔류분극값은 $19.13{\mu}C/cm^2$ 이었으며, 반면 $TiO_2$ buffer layer을 삽인한 후 후열처리 온도를 $600^{\circ}C$로 증가시킨 PLZT 박막의 잔류분극값은 $146.62{\mu}C/cm^2$까지 크게 증가하였다. 하부전극 백금(Pt)과 PLZT 박막층 사이에 삽입된 $TiO_2$ buffer layer의 특성과 PLZT 박막의 유전특성에 미치는 영향을 살펴보기 위해 글로우 방전 분광법 (glow discharge spectroscopy, GDS)이 PLZT 박막(PLZT/($TiO_2$)/Pt/Ti/$SiO_2$/Si wafer)에 대해 수행 되었다.

PLZT(10/y/z) 박막에서 Zr/Ti 농도에 따른 피로와 리텐션 특성 (Fatigue and Retention Characteristics of PLZT(10/y/z) Thin films with Various Zr/Ti Concentrations Ratio)

  • 정양희;강성준
    • 한국정보통신학회논문지
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    • 제9권3호
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    • pp.609-615
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    • 2005
  • Sol-gel 법을 이용하여 La를 $10mo1\%$로 고정시킨 PLZT(10/y/z) 박막을 제작하여 Zr/Ti 조성비에 따른 전기적 특성을 조사하였다. Zr/Ti 조성비에서 Ti 함유량이 증가함에 따라, 10kHz에서 비유전률은 550에서 400으로 감소된 반면, 유전손실은 0.028에서 0.053로 증가되었으며, 170kV/cm에서 누설전류밀도는 $1.64\times10^{-6}$에서 $1.26\times10^{-7}\;A/cm^2$으로 감소되었다. PLZT 박막의 이력곡선을 $\pm170kV/cm$에서 측정한 결과, Zr/Ti 조성비가 40/60에서 0/100로 변화함에 따라 PLZT 박막의 잔류분극과 항전계는 6.62에서 $12.86{\mu}C/cm^2$, 32.15에서 56.45kV/cm로 각각 증가되었다. $\pm5V$의 사각펄스를 $10^9$회 인가하여 피로특성을 측정한 결과, PLZT(10/40/60) 박막의 잔류분극은 초기분극 값으로부터 $50\%$ 감소된 반면, PLZT(10/0/100) 박막은 $28\%$ 감소되었다. 또, $10^5$초의 retention 측정 결과에서 PLZT(10/0/100) 박막은 초기분극 값에서 오직 $10\%$만이 감소된 반면, PLZT(10/40/60) 박막은 $40\%$ 감소되었다.

TiO2 Interlayer의 상변화에 따른 PLZT 박막의 구조 및 전기적 특성 (The effects of TiO2 interlayer phase transition on structural and electrical properties of PLZT Thin Films)

  • 이철수;윤지언;황동현;차원효;손영국
    • 한국진공학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.446-452
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    • 2007
  • R.F. magnetron-sputtering 방법에 의해 $(Pb_{1.1},La_{0.08})(Zr_{0.65}.Ti_{0.35})O_3$ 박막을 $Pt/Ti/SiO_2/Si$, $TiO_2(interlayer)/Pt/Ti/SiO_2/Si$ 기판에 증착하고, $TiO_2$ interlayer에 의한 PLZT 박막의 특성을 고찰 하였다. $TiO_2$ interlayer의 증착조건을 변화시켜가며 단일상의 anatase 상과 rutile 상을 증착하였고, 그 위에 증착시킨 PLZT 박막의결정성을 x-ray diffraction(XRD)을 통해 분석하였다. 또한 $TiO_2$ interlayer에 의한 $PLZT-TiO_2$, $TiO_2-Pt$ 박막의 계면상태를 고찰하기 위해 glow discharge spectrometer(GDS) 분석을 행하였고, PLZT의 강유전 특성을 고찰하기 위해 전기적 측정을 행하였다. $TiO_2$ anatase 단일 상에 증착한 PLZT의 경우 (110) 방향으로 우선 배향됨을 알 수 있었고, 12.6 ${\mu}C/cm^2$의 잔류분극 값을 나타내었다.

Sol-Gel 법으로 제작된 PLZT 박막의 Zr/Ti 비에 따른 구조 특성에 관한 연구 (A Study on the Structural Characteristics of PLZT Thin Films with Zr/Ti Ratios Prepared by Sol-Gel Method)

  • 최형욱;장낙원;;박창엽
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제11권7호
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    • pp.535-540
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    • 1998
  • Thin films of PLZT were prepared on indium tin oxide(ITO) coated glass substrates by sol-gel process and annealed by rapid thermal annealing(RTA) at $750^{\circ}C$ for 5 minutes. The crystal structure of PLZT thin films were investigated for a different Zr mol% content. XRD results showed that the crystallographic structure was transitted from tetragonal to rhombohedral structure as Zr mol% increased. Raman spectroscopy results showed that the bands of spectra became broader as the amount of Zr mol% increased and two crystal phase coexisted at 2/55/45 PLZT film. Raman spectroscopy was useful for crystal structure analysis of PLZT thin films.

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Sol-Gel법으로 제작된 광메모리영역 PLZT박막의 전기적 특성 (A Study on the Electrical Characteristics of Optical Memory PLZT Thin Films)

  • 최형욱;장낙원;백동수;박정흠;박창엽
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제11권1호
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    • pp.57-61
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    • 1998
  • In this study, PLZT stock solutions were prepared by Sol-Gel processing after the compositions were selected in the memory region of PLZT bulk phase diagram. PLZT solutions were deposited on the ITO glass substrate by spin-coating method. The thin films were annealed by rapid thermal processing. The electric characteristics, hysteresis loop, C-V characteristics of thin films in the memory region were measured in order to investigate the electrical characteristics of PLZT thin films. In selected compositions the decrease in Zr/Ti ratio led to an increase in dielectric constant and the decrease in remanent polarization and coercieve field which brought about slim hysteresis loop.

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RF Magnetron Sputtering법으로 제작된 (Pb0.92La0.08)(Zr0.65Ti0.35)O3 박막의 Ar/O2 분압비에 따른 강유전 특성연구 (The Effect of Ar/O2 Partial Pressure Ratio on the Ferroelectric Properties of (Pb0.92La0.08)(Zr0.65Ti0.35)O3 Thin Films Deposited by RF Magnetron Sputtering Method)

  • 김상지;윤지언;황동현;이인석;안정훈;손영국
    • 한국진공학회지
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    • 제18권2호
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    • pp.141-146
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    • 2009
  • rf magnetron sputtering 법을 이용하여 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 buffer layer인 $TiO_2$ 층을 증착한 후 PLZT 강유전체 박막을 증착하였다. PLZT 박막 증착 시 가스 분압비가 박막의 특성에 미치는 영향을 알아보기 위해 Ar/$O_2$ 분압비를 각각 27/1.5 sccm, 23/5.5 sccm, 21/7.5 sccm, 19/9.5 sccm로 변화시키면서 박막을 증착하였다. 이들 박막의 구조적인 특성을 분석하기 위해 X-선 회절법을 사용하였으며 FE-SEM을 이용하여 입자상을 관찰하였다. 또한 박막의 유전특성을 분석하기 위해 Precision LC를 이용하여 이력곡선, 잔류분극, 누설전류를 측정하였다. 산소 분압이 높아질수록 박막의 결정성 및 치밀성이 저하되었으며, (110) 방향에서 (111) 방향으로 우선배향성이 변화하는 것을 확인하였다. 산소 분압비의 변화는 박막 표면 및 강유전 특성에 영향을 미치는 것으로 판단된다.