• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제49권5호
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• pp.289-293
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• 2000

This paper presents a study on the linear compensation of nonlinear hysteric actuators using the highly magnetostrictive film pattern as a strain sensor. Elements had a hybrid structure, in which thin soft glass substrate with the highly magnetostrictive amorphous FeCoSiB film was bonded on the PZT piezoelectric substrate. The magnetostrictive film as a strain sensor detects the deflection of an actuator, and a voltage signal from the strain sensor related to the deflection of an actuator is used for the linear control of an actuator.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권9호
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• pp.969-973
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• 1998

Pb(Zr, Ti)O3 (PZT) (Zr:Ti= 52: 48) thin films were prepared on MgO(100) substrates by dipping-py-rolysis process using metal naphthenates as starting materials. Thin films were fabricated by spin coating technique and the precursor films were prefired at 20$0^{\circ}C$ in air for 0.5, 1, 2, 3, and 24 h followed by final heat treatment at 75$0^{\circ}C$ for 30min. Film prefired for 24 h lost orientational properties and pole figure analysis showed the lost of the epitaxial relationship between the films and substrate while highly a/c-axis oriented thin films were obtained for the samples prefired for 1, 2, and 3h.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2008년도 제39회 하계학술대회
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• pp.1456-1457
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• 2008

본 논문에서는 박막 PZT(Pb(Zr,Ti)O3)를 이용한 d33모드의 자가 발전 소자를 설계 및 제작 하였다. 자가 발전 소자는 진동 에너지를 압전 현상을 통해 전기 에너지로 변환하는 소자로서, 제안한 구조는 단일 외팔보가 아닌 20개 이상의 외팔보를 원형으로 집적한 구조를 갖기 때문에, 기존의 단일 외팔보 위주의 자가발전 소자보다 출력 전력이 우수하다. 자가 발전 소자의 성능 최적화를 위해 유한요소기법(FEM)을 통해 기계적 특성을 분석하였으며, 마이크로 머시닝 기법을 이용하여 초박형의 자가 발전 소자를 제작할 수 있었다. 제작된 자가발전 소자는 $1.2mm\times1.2mm\times0.5mm$ (높이)의 크기를 갖는다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2004년도 하계학술대회 논문집 Vol.5 No.1
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• pp.67-69
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• 2004

The $Pb(Zr,Ti)O_3$ thin films were fabricated with $Pb(La,Ti)O_3$ buffers in-situ onto $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrates by pulsed laser deposition technique using a Nd:YAG laser with energy density of $2.5J/cm^2$, and deposited for 10 minutes at $550^{\circ}C$ of substrate temperature. And then, the films have been annealed at $550^{\circ}C$ in oxygen ambient pressure. The remanent polarization value is increased by using buffer layers but coercive field of films is slightly increased.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권4호
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• pp.599-604
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• 1998

본 논문은 PZT 박막의 기억소자 응용을 위한 Pt 그리고 RuO2 박막을 조사하였다. 초고주파 마그네트론 스퍼터링 방법을 이용하여 하부전극을 성장하였으며, 조사된 실험변수는 기판온도, 가스 부분압, RF 전력 그리고 후열처리 등이다. 기판온도는 Pt, $RuO_2$박막의 결정구조 뿐만 아니라 표면구조 및 비저항 성분에 크게 영향을 주었다. Pt 박막의 XRD 분석으로 기판온도가 상온에서 $200^{\circ}C$까지는 (111) 그리고 (200) 면이 혼재하는 결과를 보였으나 $300^{\circ}C$에서는 (111) 면으로 우선 방위 성장 특성을 보였다. XRD와 AFM 해석으로부터 Pt 박막 성장시 기판온도 $300^{\circ}C$, RF 전력 80W가 추천된다. 산소 분압비를 0~50%까지 가변하여 조사한 결과 산소가 5% 미만으로 공급되면 Ru 금속이 성장되고, 산소 분압비가 10 ~40%까지는 Ru와 $RuO_2$ 상이 공존하였으며 산소 분압비가 50%에서는 순수한 $RuO_2$상만이 검축되었다. 이 결과로부터 RuO2/Ru 이층 구조의 하부전극 형성이 산소 가스 부분압을 조절하여 한번의 공정으로 성장 가능하며, 이런 구조를 이용하면 금속의 낮은 비저항을 유지하면서도 PZT 박막의 산소 결핍에 의한 기억소자의 피로도 문제를 완화할 것으로 사료된다. 후 열처리 온도를 상온에서부터 $700^{\circ}C$까지 증가할 때 Pt와 $RuO_2$의 비저항 성분은 선형적 감소 추세를 보였다. 본 논문은 강유전체 기억소자 응용을 위한 최적화된 하부전극 제적조건을 제시한다.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제18권9호
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• pp.810-814
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• 2005

[ $Pb(Zr_{0.2}Ti_{0.8})O_3/SrRuO_3$ ] heteroepitaxial thin films were deposited at various temperatures on single crystal $SrTiO_3$ substrates by pulsed laser deposition and characterized for the microstructural and ferroelectric properties. The $SrTiO_3$ substartes etched by buffered oxide etch $(pH{\thickapprox}5.8)$ solution for 20s followed by the thermal annealing at $1000^{\circ}C$ for 1h showed the terrace ledges with a 0.4nm height. The $SrRuO_3$ bottom electrodes with a thickness of 52nm grown on $SrTiO_3$ single crystal also exhibit a terrace ledge similar to that of $SrTiO_3$. The PZT thin films were grown with an epitaxial relationship and showed typical P-E hysteresis loops shown at the epitaxial films. The 56nm thick-PZT films deposited at $650^{\circ}C$ exhibit a remanent polarization $(p_r)$ of $80{\mu}C/cm^2$ and a coercive field $(E_c)$ of 160kV/cm.

• 한국진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.144-149
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• 2003

주사전자현미경을 이용한 전자빔의 직접조사에 의해 실리콘 캔틸레버 위에 탄소상 탐침을 성장하였다. 오일확산 펌프의 잔류가스 분위기에서 실리콘 캔틸레버와 전자빔을 수직으로 정렬한 다음 전자현미경의 스폿 모드를 통해 전자빔을 일정시간 동안 조사시켜 탄소상 탐침을 성장시켰다. 주사전자현미경의 제어변수인 조사시간, 가속전압, 방출 전류, 전자빔 프로브 전류 등을 변화시킴으로써 다양한 종횡비를 가지는 탐침을 성장시킬 수 있었으며, 성장 위치의 표면 형상과 무관하게 탐침을 성장시킬 수 있었다. 그 결과 유효길이 0.5 $\mu\textrm{m}$, 바닥직경 90 nm,콘의 반각 $3.5^{\circ}$인 탐침을 성장시켰다. 탐침이 없는 캔틸레버에 고종횡비 탄소상 탐침을 성장시킬 수 있는 기술은 PZT 박막구동기가 집적화된 AFM 캔틸레버의 탐침 형성 과정에서 발생하는 제작과정의 번거로움을 극복하는데 적용될 수 있다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1997년도 추계학술대회 논문집
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• pp.364-368
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• 1997

We have investigated Pt and RuO$_2$as a bottom electrode for a device application of PZT thin film. The bottom electrodes were prepared by using an RF magnetron sputtering method. We studied some of the property influencing factors such as substrate temperature, gas flow rate, and RF power. An oxygen partial pressure from 0 to 50% was investigated. The results show that only Ru metal was grown without supp1ying any O$_2$gas. Both Ru and RuO$_2$phases were formed for O$_2$partial pressure between 10∼40%. A Pure RuO$_2$ phase was obtained with O$_2$partial pressure of 50%. A substrate temperature from room temperature to 400$^{\circ}C$ was investigated with XRD for the film crystallinity examination. The substrate temperature influenced the surface morphology and the resistivity of Pt and RuO$_2$as well as the film crystal structure. From the various considerations, we recommend the substrate temperature of 300$^{\circ}C$ for the bottom electrode growth. Because PZT film growth on top of bottom electrode requires a temperature process higher than 500$^{\circ}C$, bottom electrode properties were investigated as a function of post anneal temperature. As post anneal temperature was increased, the resistivity of Pt and RuO$_2$was decreased. However, almost no change was observed in resistivity for an anneal temperature higher than 700$^{\circ}C$. From the studies on resistivity and surface morphology, we recommend a post anneal temperature less than 600$^{\circ}C$.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.476-476
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• 2014

서론: 저 전력 소모를 필요로 하는 무선 센서 네트워크 관련 기술의 급격한 발달과 함께 자체 전력 수급을 위한 진동 에너지 수확 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 다양한 구조와 소재를 압전 외팔보에 적용하여 제안하고 있다. 그 중에서도 진동 기반의 에너지 수확 소자는 주변 환경에서 쉽게 진동을 얻을 수 있고, 높은 에너지 밀도와 제작 방법이 간단하다는 장점을 가지고 있어 많은 분야에 응용 및 적용 가능하다. 기존 연구에서는 2차원적으로 진동 에너지 수확을 위한 휜 구조의 압전 외팔보를 제안 하였다. 휜 구조를 갖는 압전 외팔보는 각각의 짧은 두 개의 평평한 외팔보가 일렬로 연결된 것으로 볼 수 있다. 하나의 짧고 평평한 외팔보는 진동이 가해지면 접선 방향으로 응력이 생겨 최대 휨 모멘텀을 갖게 된다. 그러므로 휜 구조를 갖는 외팔보는 진동이 인가됨에 따라 길이 방향과 수직 방향으로 진동한다. 하지만, 이 구조는 수평 방향으로 가해지는 진동에 대한 에너지를 수확하기에는 한계점을 가진다. 즉, 3축 방향에서 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확하기는 어렵다. 본 연구에서는 3축 방향에서 에너지를 효율적으로 수확할 수 있도록 헤어-셀 구조의 압전 외팔보 에너지 수확소자를 제안한다. 제안된 소자는 길이 방향과 수직 방향뿐만 아니라 수평 방향으로도 진동하여 임의의 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있다. 구성 및 공정: 제안하는 소자는 3축 방향에서 임의의 진동을 수확하기 위해서 길이를 길게 늘이고 길이 방향을 따라 휘어지는 구조의 헤어-셀 구조로 제작하였다. 외팔보의 구조는 외팔보의 폭 대비 길이의 비가 충분히 클 때, 추가적인 자유도를 얻을 수 있다. 그러므로 헤어-셀 구조의 에너지 수확 소자는 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향을 통해서 3차원적으로 임의의 주변 진동 에너지를 수확하여 전기적인 에너지로 생성시킬 수 있다. 제작된 소자는 높은 종횡비를 갖는 무게 추($500{\times}15{\times}22{\mu}m3$)와 길이 방향으로 길게 휜 압전 외팔보($1000{\times}15{\times}1.7{\mu}m3$)로 구성되어있다. 공정 과정은 다음과 같다. 먼저, 실리콘 웨이퍼 위에 탄성층을 형성하기 위해 LPCVD SiNx를 $0.8{\mu}m$와 LTO $0.2{\mu}m$를 증착 후, 각각 $0.03{\mu}m$과 $0.12{\mu}m$의 두께를 갖는 Ti와 Pt을 하부 전극으로 스퍼터링한다. 그리고 Pb(Zr0.52Ti0.48)O3 박막을 $0.35{\mu}m$ 두께로 졸겔법을 이용하여 증착하고 상부 Pt층을 두께 $0.1{\mu}m$로 순차적으로 스퍼터링하여 형성한다. 상/하부 전극은 ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용해 건식 식각으로 패턴을 형성한다. PZT 층과 무게 추 사이의 보호막을 씌우기 위해 $0.2{\mu}m$의 Si3N4 박막이 PECVD 공정법으로 증착되고, RIE로 패턴을 형성된다. Ti/Au ($0.03/0.35{\mu}m$)이 E-beam으로 증착되고 lift-off를 통해서 패턴을 형성함으로써 전극 본딩을 위한 패드를 만든다. 초반에 형성한 실리콘 웨이퍼 위의 SiNx/LTO 층은 RIE로 외팔보 구조를 형성한다. 이후에 진행될 도금 공정을 위해서 희생층으로는 감광액이 사용되고, 씨드층으로는 Ti/Cu ($0.03/0.15{\mu}m$) 박막이 스퍼터링 된다. 도금 형성층을 위해 감광액을 패턴화하고, Ni0.8Fe0.2 ($22{\mu}m$)층으로 도금함으로써 외팔보 끝에 무게 추를 만든다. 마지막으로, 압전 외팔보 소자는 XeF2 식각법을 통해 제작된다. 제작된 소자는 소자의 여러 층 사이의 고유한 응력 차에 의해 휨 변형이 생긴다. 실험 방법 및 측정 결과: 제작된 소자의 성능을 확인하기 위하여 일정한 가속도 50 m/s2로 3축 방향에 따라 입력 주파수를 변화시키면서 출력 전압을 측정하였다. 먼저, 소자의 기본적인 공진 주파수를 얻기 위하여 수직 방향으로 진동을 인가하여 주파수를 변화시켰다. 그 때에 공진 주파수는 116 Hz를 가지며, 최대 출력 전압은 15 mV로 측정되었다. 3축 방향에서 진동 에너지 수확이 가능하다는 것을 확인하기 위하여 제작된 소자를 길이 방향과 수평 방향으로 가진기에 장착한 후, 기본 공진 주파수에서의 출력 전압을 측정하였다. 진동이 길이방향으로 가해졌을 때에는 33 mV, 수평방향으로 진동이 인가되는 경우에는 10 mV의 최대 출력 전압을 갖는다. 제안하는 소자가 수 mV의 적은 전압은 출력해내더라도 소자는 진동이 인가되는 각도에 영향 받지 않고, 3축 방향에서 진동 에너지를 수확하여 전기에너지로 얻을 수 있다. 결론: 제안된 소자는 3축 방향에서 진동 에너지를 수확할 수 있는 에너지 수확 소자를 제안하였다. 외팔보의 구조를 헤어-셀 구조로 길고 휘어지게 제작함으로써 기본적인 길이 방향, 수직방향 그리고 수평방향에 더불어 추가적으로 뒤틀리는 방향에서 출력 전압을 얻을 수 있다. 미소 전력원으로 실용적인 사용을 위해서 무게추가 더 무거워지고, PZT 박막이 더 두꺼워진다면 소자의 성능이 향상되어 높은 출력 전압을 얻을 수 있을 것이라 기대한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2009년도 제40회 하계학술대회
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• pp.1324_1325
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• 2009

The heterolayered $BaTiO_3/(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ thick films were fabricated by screen printing techniques on alumina substrates electrodes with Pt. We report the improved ferroelectric properties in the heterolayered teteragonal/rhombohedral structure composed of the $BaTiO_3$ and the $(Bi_{0.5}Na_{0.5})TiO_3$ thick films. We investigated the effects of deposition conditions on the structural and electrical properties of the heterolayered BNT/BT thick films. The structural and electrical properties of the heterolayered BNT/BT thick films were studied. All PZT heterolayered thin films show dense and homogeneous structure without the presence of the rosette structure. The dielectric constant, loss and remanent polarization oft heheterolayered BNT/BT thick films were superior to those of single composition $BaTiO_3$ and $(Bi_{1/2}Na_{1/2})TiO_3$, and those values for the heterolayered BNT/BT thick films sintered at $1100^{\circ}C$ were 916, 0.79 and $12.63{\mu}C/cm^2$.