강유전성 $PbTiO_3$ 박막의 형성 및 계면특성

Preparation and Interface Characteristics of $PbTiO_3$ Ferroelectric Thin Film

강유전성 $PbTiO_3$ 박막을 rf스터링으로 기판온도 $100{\sim}150^{\circ}C$에서 형성시켰다. 이 박막의 구조는 X선 회절결과 비정질 형태로 파이로클로어 구조를 갖고 있었다. 이 박막을 열에 의해 어닐링한 경우는 $550^{\circ}C$에서, 레이저의 주사로 어닐링한 경우는 레이저 출력이 50watts일때 가장 우수한 결정 구조를 구할 수 있었다. 집합에서의 계면 특성을 구하기 위하여 MFS(metal-ferroelectric-semiconductor)및 MFOS(metal-ferroelectric-oxide-semiconductor) 구조를 형성하여 C-V특성을 조사하였다. 이때 MFS보다 MFOS의 경우가 Si표면에 sputter에 의한 결함이 작음을 알 수 있었다.

Ferroelectric $PbTiO_3$ thin film is deposited with rf sputtering at substrate temperature of $100-150^{\circ}C$. It is found that this has pyrochlore structure of amorphous type by X-ray diffractive analysis. Thermal annealing has excellent characteristics at $550^{\circ}C$ and laser annealing has best crystalline structure in case of scanning with 50 watts. Interface states in MFST and MFOST structure with a $PbTiO_3$ ferroelectric thin film gate have been investigated from analysis of C-V data. The interface states density has been drastically reduced by inserting an oxide layer between ferroelectric and semiconductor. The observed effect increase feasibility of employing ferroelectric thin films such as nonvolatile memory field effect transistor, IR optical FET, and Image Devices with a ferroelectric layer.