• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.11 no.11
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• pp.990-995
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• 1998

본 연구에서는 PZT(20/80)과 PZT(80/20) 금속 alkoxide용액을 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판위에 상호 반복시킨 강유전성 PZT(20/80)/PZT(80/20) 이종층 박막을 제작하였다. 건조와 소결을 한번 행한 PZT 이종층 박막의 평균 두께는 약 80~90 nm이었다. 제작된 모든 PZT 박막은 rosette상이 없는 치밀하고 균질한 미세구조를 나타내었으며, 하부의 PZT층은 열처리시 상부 PZT층은 열처리시 상부 PZT 박막의 페로브스카이트 형성에 대해 nucleation site로 작용하였다. 유전상수, 피로특성 및 누설전류특성 등은 단일 조성의 PZT(20/80), PZT(80/20) 박막에 비해 우수한 특성을 나타내었다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.5 no.1
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• pp.101-110
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• 1998

큰 누설전류를 개선하고 누설전류 기구를 해석하기 위해 Pt/Ti/ SiO2/Si 기판상에서 2단계 sputtering 하여 PZT박막을 형성시켰다. 상온층과 perovskite의 두층으로 이루어진 PZT박막은 누설전류가 개선되었다. 특히 20nm의 상온층을 포함하는 PZT 박막은 유전상수 와 누설전류 특성이 모두 탁월한 것으로 나타났다. 이와 같은 조건에서 PZT 박막의 누설전 류 기구는 bulk 지배하는 기구로 바뀌었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.6 no.2
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• pp.177-184
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• 1996

We adopted the $Pt/SiO_{2}/Si$ and the $Ir/SiO_{2}/Si$ substrates of which buffer layer is $PbTiO_{3}$ to improve electrode and interfacial properties of PZT thin film deposited by reactive sputtering method using metal target in this study. We got PZT thin film to have highly oriented(100) structure and good crystallinity using buffer layer in Pt bottom-electrode, though randomly oriented PZT thin film was obtained without buffer layer. Although great improvement of PZT phase formation on Ir bottom-electrode with buffer layer was not observed, we observed the increase of remennant polarization and the decrease of coercive field compared with properties of PZT thin films on the Pt bottom-electrode. So we got the results of the increase of dielectric constant using buffer layer on fabrication of PZT thin film and the better dielectric properties in PZT thin film using Ir bottom-electrode compared with that using Pt bottom-electrode.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.216.1-216.1
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• 2013

PZT 박막은 강유전 특성과 압전소자 특성을 나타내는 물질로 DRAM (dynamic random acess memory)과 FRAM (ferroelectric RAM) 등의 기억소자용 capacitor와 MEMS (micro electro mechanical system) 소자의 압전 물질로 사용하기 위한 연구가 진행중에 있다. 하지만 이러한 연구에서는 PZT 박막의 전기적 특성 향상을 주목적으로 연구가 진행되어 왔다. 특히, 박막 공정중 발생하는 plasma에 의한 PZT의 전기적 특성 변화가 박막 표면의 물리적 변화에 기인할 것으로 추정하고 있지만 이에 대한 구체적인 연구는 미비하다. 이 연구에서는 plasma에 의한 PZT 박막 표면의 물리적 특성 변화를 연구하기 위하여 PZT 박막을 sol-gel을 이용하여 Si 기판위에 약 100 nm의 두께로 증착하였으며, 이후 최대 300 W의 Ar plasma로 plasma power을 증가시켜 각각 10분간 plasma처리를 실시하였다. PZT 박막 표면의 nano-mechanics 특성을 분석하기 위하여 Nano-indenter와 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 사용하여 surface hardness, surface morphology를 확인하였고 특히, surface potential 분석을 통하여 PZT 박막 표면의 plasma에 의한 박막 극 표면의 전기적 특성 변화를 연구하였다. 이 연구로 plasma에 의한 PZT 박막은 표면으로부터 최대 43 nm 깊이에서의 hardness는 최대 5.1 GPa에서 최소 4.3 GPa의 분포로 plasma power 변화에 의한 특성은 측정 불가능하였다. 이는 plasma에 의한 영향이 시료 극 표면에 국한되어 나타나기 때문으로 추정되며 이를 보완하기 위하여 surface potential을 분석하였다. 결과에 의하면 plasma power가 0 W에서 300 W로 증가함에 따라 potential이 30 mV에서 -20 mV로 감소하였으나 potential의 분산은 100 W에서 최대인 17 mV로 측정되었으며, 이때 RMS roughness역시 가장 높은 20.145 nm로 측정되었다. 특히, 100 W에서 potential에서는 물결 모양과 같은 일정한 패턴의 potential 무늬가 확인되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.191-194
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• 2004

Ferroelectric $Pb(Zr_{0.52}Ti_{0.48})O_3$ (PZT) 박막을 $Pt(111)/Ti/SiO_2/Si$ 기판위에 증착되었고, 수소 후열처리 후의 특성변화를 연구하였다. 동시에 10 nm의 $(Pb_{0.72}La_{0.28})Ti_{0.94}O_3$ (PLT) buffer를 사용한 PZT 박막의 수소 후열처리 효과를 관찰하였다. PZT 박막의 경우, 수소 후열처리 전과 후에 강유전 특성이 현저하게 감소한 반면, PLT buffer가 사용된 PZT 박막의 경우, 강유전 특성에 거의 변화가 없었다. 이는 PLT buffer를 사용함으로써 PZT 박막의 배향성이 향상되고, 이에 따라 forming gas에 의한 수소원자가 박막 내로의 침투가 어렵게 된다. 따라서 수소원자에 대한 PZT 박막의 열화되는 현상이 buffer를 사용하는 경우, 거의 나타나지 않게 된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.05a
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• pp.196-196
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• 2009

$Pb_1(Zr_x,\;Ti_{1-x})O_3$ (PZT)는 강유전체 기억소자(FRAM)와 초고감도 압전센서 등 다방면의 활용성으로 인해 신뢰성 높은 박막을 제조하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 본 연구에서는 RF-magnetron Sputtering System을 이용하여 mono-layer PZT박막과 Bi-layer PZT박막을 제조하여 각 sample의 전기적 특성을 비교 하였으며, 그 결과 Bi-layer PZT박막이 더 우수한 전기적 특성을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2006.11a
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• pp.370-371
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• 2006

본 연구에서는 PZT박막의 강 유전 캐패시터 제작을 위한 연구로, 4-inch크기의 $SiO_2$/Pt/Ti/Si가 증착된 웨이퍼를 습식 식각하여 $SiO_2$ 패턴(0.8um)을 형성하였고, PZT박막의 캐패시터 제작을 위해 패턴 웨이퍼에 $Pb_{1.1}$($Zr_{0.52}Ti_{0.48}$)$O_3$조성을 갖는 PZT를 증착하였다. $600^{\circ}C$에서 열처리 후 페로브스카이트 구조를 가지는 PZT 박막의 CMP(chemical mechanical polishing) 공정에 따른 전기적 특성을 연구하였다. 강유전체 소자 적용을 위한 CMP 공정으로 제조된 PZT 박막 캐패시터의 P-E특성, I-V특성, 피로특성 등의 전기적 특성을 측정하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.11
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• pp.1048-1054
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• 1998

The effects of deposition temperature of Pt top electrodes on the electrical properties of Pb(Zr,Ti))$O_3$, (PZT) thin film were investigated. When the Pt top electrodes were deposited at substrate temperatures of $200^{\circ}C$ or above,the ferroelectric properties of the PZT thin film under the Pt electrode were severely degraded. Whereas those of the PZT film where the Pt electrodes were not deposited were not degraded. Water vapors which remained in the vacuum chamber were dissociated into hydrogen atoms by the catalysis of Pt top electrode, and those hydrogen atoms diffused into the PZT film and produced oxygen vacancies at high substrate temperature, resulting in the degradation of the ferroelectric properties of the PZT film located under the Pt electrode. Since the water vapors could not be dissociated into hydrogen atoms without the catalysis of Pt. the degradation of the PZT film did not take place where the Pt electrode were not deposited. The degraded feroelectric properties could be recovered by rapid thermal annealing (RTA) treatment. On the other hand. leakage current characteristics were improved with increasing the deposition temperature of Pt top electrodes.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.38 no.3
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• pp.166-173
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• 2001

Hysteresis loops of the ferroelectric thin films such as PLZT(10/30/70), PLT(10) and PZT(30/70) was simulated using the field-dependent polarization model and compared to the measured loops. In case of PZT(30/70) thin film, as the real saturation or polarization at the applied voltage or larger than 5V appears slack and its value is quite different from the simulated one, it is deduced that the ferroelectric polarization of PZT(30/70) is generated not only by the pure dipoles but also by various electric charges. The drain current of quasi-MFISFET is expressed by using the square-law FET and field-dependent polarization models. The modeling results are analogous to the experimental values. The channel of quasi-MFISFET using PZT(30/70) forms more quickly compared to that of quasi-MFISFET using PLZT(10/30/70) or PLT(10) in the state of 'write' gate voltage of -10V. This may be because the decrease rate of the polarization in the PZT(30/70) thin film is 3~4 times more rapid than that of the polarization in the PLZT(10/30/70) or the PLT(10) thin film in the retention characteristics.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.26 no.6
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• pp.1001-1007
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• 2002

To improve the performance of the PZT thin flms, each PZT and PT layer was alternately deposited on a Pt/Ti/Si$_3$N$_4$/SiO$_2$/Si substrate by a modified sol-gel solid precursor technique. For comparison, PZT thin films were also prepared with an identical method under the same conditions. XRD measurement revealed that the diffraction pattern of the multilayer film was due to the superimposition of the PZT and PT patterns. At 1㎑, a dielectric constant of 389 and 558, a dielectric loss of 1.2% and 1.1% were obtained for the PZT/PT and PZT thin films, respectively. If we consider the PT dielectric constant to be 260, it is clear that the dielectric constant of alternately deposited PZT/PT thin films was well adjusted. The PZT/PT thin film showed a low dielectric constant and a similar dielectric loss compared with those of the PZT film. The figures of merit on detectivity for the PZT/PT and PZT thin films were 20.3$\times$10$\^$-6/㎩$\^$-$\sfrac{1}{2}$/, and 18.7$\times$10$\^$-6/㎩$\^$-$\sfrac{1}{2}$/, and the figures of merit on voltage response were 0.038㎡/C and 0.028 ㎡/C, respectively. The high figures of merit for the PZT/PT film were ascribed to its relatively low dielectric constant when compared to the PZT thin films.