Synthesis of BaTiO₃ Thin Film on Ti Electrode by the Current Pulse Waveform

펄스전류파형을 이용한 Ti 전극위에서 BaTiO₃박막의 합성

$BaTiO_3$ thin film was electrochemically deposited on Ti electrode in a 0.4 M $Ba(OH)_2$ solution of $85^{\circ}C$ using a current pulse waveform. Both $BaTiO_3$ crystallinity and faradaic efficiency for the film formation were enhanced with the increase of cathodic current density and pulse time. Based on the surface analysis and electrochemical studies, it was suggested that, during cathodic pulsed, the surface pH increase due to the reduction of $H_2O$ accelerates the structural changes of Ti oxides which were formed during anodic cycle. Prior to experiments, Ti oxides were intentionally grown in 0.1 M $H_2SO_4$ solution and the effect of initial oxide film thickness on the $BaTiO_3$ film formation was investigated. The migration of $Ti^{+4}$ ions through the oxide film was retarded with the increase of film thickness and it was observed that the crystallization of $BaTiO_3$ was only limited to the defect area of surface oxides.

$85^{\circ}C$, 0.4 M $Ba(OH)_2$용액내에서 펄스전류파형을 이용하여 Ti전극위에 $BaTiO_3$박막을 전해 합성하였다. 환원전류 밀도 및 환원시간이 증가함에 따라 $BaTiO_3$의 결정성 및 페러데이 효율이 증가하였으며, 이는 표면 및 전기화학적특성 분석에 의하면 환원 전류 인가시에 $H_2O$의 환원에 의하여 전극표면의 pH가 증가함으로서 산화전류에 의하여 형성된 산화막의 구조변화가 빠르게 진행되기 때문으로 추측된다. 그리고 0.1M $H_2SO_4$용액하에서 산화막을 형성시킨 후 $BaTiO_3$형성에 미치는 영향을 분석한 결과, 산화막 두께가 증가함에 따라서 산화막을 통한 $Ti^{+4}$이온의 이동이 어려워지면서 $BaTiO_3$형성이 억제되며, 일정두께이상에서는 산화막 결함부위에서 결정이 형성됨을 알 수 있었다.