• 한국재료학회지
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• 제12권1호
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• pp.75-81
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• 2002

The ferroelectric properties of Pb(Zr,Ti)O$_3$[PZT] films degrade when the films with Pt top electrodes are annealed in hydrogen containing environment. This is due to the reduction activity of atomic hydrogen that is generated by the catalytic activity of the Pt top electrode. At the initial stage of hydrogen annealing, oxygen vacancies are formed by the reduction activity of hydrogen mainly at the vicinity of top Pt/PZT interface, resulting in a shift of P-E (polarization-electric field) hysteresis curve toward the negative electric field direction. As the hydrogen annealing time increases, oxygen vacancies are formed inside the PZT film by the inward diffusion of hydrogen ions, as a result, the polarization degrades significantly and the degree of P-E curve shift decreases gradually. The direction and the magnitude of the remnant polarization in the PZT film affect the motion of hydrogen ions which determines the degradation of polarization characteristics and the shift in the P-E hysteresis curve of the PZT capacitor during hydrogen annealing. When the remnant polarization is formed in the PZT film by applying a pre-poling voltage prior to hydrogen annealing, the direction of the P-E curve shift induced by hydrogen annealing is opposite to the polarity of the pre-poling voltage. The hydrogen-induced degradation behavior of the PZT capacitor is also affected by the internal field that has been generated in the PZT film by the charges located at the top interface prior to hydrogen annealing.

• 한국재료학회지
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• 제9권12호
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• pp.1181-1187
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• 1999

diol을 기반으로 하는 Sol-Gel 방법으로 PZT (53/47) 1M sol 용액을 만들어 회전 코팅법으로 Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판위에 코팅하였고 한번 코팅으로 최대 0.9${\mu}m $의 PZT막을 얻었다. PZT는 비강유전성 pyrochlore상을 거쳐 강유전성 perovskite상으로 전이하며 따라서 PZT perovskite seed가 상전이에 미치는 영향을 규명하고자 하였다. 0.2${\mu}m $ 이하의 크기를 갖는 1wt% PZT분말을 propanol용액에 분산시켜 PZT sol 용액에 도입하여 seeded PZT 막을 제조하였다. Seeded PZT막을 열처리한 결과 perovskite상의 생성이 촉진되어 상전이 온도가 50$^{\circ}C$정도 낮아졌다.

• 한국재료학회지
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• 제8권12호
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• pp.1170-1175
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• 1998

하부전극 없이 MgO 중간층을 갖는 고농도로 도핑된 Si(100) 기판(MgO/Si)위에 고주파 마그네트론 스퍼터링 방법으로 as-deposited PZT 박막을 증착한후 $650^{\circ}C$ 온도에서 RTA 후속열처리를 실시하였다. 제작된 PZT 박막시료에 대해 MgO 중간층의 두께 및 후속열처리에 따른 결정학적, 전기적특성을 조사하였다. XRD 분석결과 MgO층이 전혀 증착되지 않은 bare Si 기판위에 증착된 PZT 시료는 pyrochlore 결정상만이 나타났으나 50 두께의 M gO층 위에 증착된 PZT/MgO/Si 박막시료는 전형적인 perovskite 결정구조를 나타내었다. SEM 및 AES 분석결과 PZT 박막두게는 약 7000 이었으며 비교적 매끄러운 계면형상을 보여 주었다. PZT 박막내의 각 성분원소가 깊이에 따라 비교적 균일한 분포를 나타내었다. $650^{\circ}C$의 온도로 후속열처리된 PZT/MgO/Si 박막의 1KHz 주파수에서 유전상수 ($\varepsilon_{r}$ )와 잔류분극 (2Pr)은 약 300 및 $14\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 값을 각각 나타내었으며 누설전류의 크기는 약 $3.2\mu$A/$\textrm{cm}^2$이었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.125-125
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• 2003

PZT(Pb(Zr,Ti)O3)는 우수한 강유전 특성을 가지기 때문에 FRAM (Ferroelectric Random Access Memory) 소자에 응용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 스퍼터에 의해 증착된 PZT는 처음에 pyrochlore상으로 존재하다가 후 열처리를 통해 이력 특성을 나타내는 perovskite상으로 천이된다. 일반적인 furnace열처리 방법은 고온에서의 장시간 열처리가 요구되고 Pb-loss현상이나 TiO2와 같은 이차상의 생성 그리고 하부 Pt전극의 roughness증가 및 crack과 같은 문제점이 있다. 최근 들어 후 열처리를 RTA로 이용하는 연구가 진행되고 있는데 이는 열처리 시간이 짧기 때문에 위와 같은 문제점을 개선할 수 있었다. 하지만 RTA방법 또한 어느 정도의 thermal budget이 존재하고 추가적 장비가 필요하며 기판의 전체적 가열공정이므로 다른 CMOS공정과 compatibility가 떨어진다. 따라서 본 실험에서는 위와 같은 문제를 해결하고자 노력을 집중하였고 이를 위한 새로운 열처리 방법을 개발하였다. 즉 Pt 하부전극에 전압(전류)을 인가하여 순간적으로 고온으로 결정화시키는 새로운 공정을 모색하였는데 이와 같은 방법은 열처리를 위한 추가적인 장비가 필요없고 국부적으로 순간적인 가열이기 때문에 glass기판에도 적합하며 RTA보다 승온시간 및 열처리 시간이 짧기 때문에 thermal budget도 줄일 수 있었다.

• 한국재료학회지
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• 제7권8호
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• pp.646-649
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• 1997

(111)과 (100)우선방위의 정방정계의 Pb(Zr$_{0.2}$, Ti$_{0.8}$)O$_{3}$박막의 강유전체 특성과 신뢰성특성을 상부 전극의 두께를 변화시키면서 연구하였다. (111)우선방위의 박막이 (100)우선방위의 박막보다 큰 잔류분극과 항전계 값을 갖고 있어 정방형의 이력곡선 특성을 보여주었다. 스위칭전하의 상부전극의 두께 의존성은 상부전극을 열처리 할 때 유도되는 압축응력에 의한 stress효과로 설명할 수 있었다. 상부전극의 두께가 얇은 박막은 초기에는 작은 스위칭 전하를 갖고 있으나 스위칭 횟수가 증대됨에 따라 기계적인 응력의 감소로 인하여 부분 수위칭 영역이 확대되어 내구성이 향상되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집
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• pp.326-329
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• 2002

In this paper, we investigated a feasibility of cerium oxide(CeO$_2$) films as a buffer layer of MFIS(metal ferroelectric insulator semiconductor) type capacitor. CeO$_2$ layer were Prepared by two step process of a low temperature film growth and subsequent RTA (rapid thermal annealing) treatment. By app1ying an ultra thin Ce metal seed layer and N$_2$ Plasma treatment, dielectric and interface properties were improved. It means that unwanted SiO$_2$ layer generation was successfully suppressed at the interface between He buffer layer and Si substrate. The lowest lattice mismatch of CeO$_2$ film was as low as 1.76% and average surface roughness was less than 0.7 m. The Al/CeO$_2$/Si structure shows breakdown electric field of 1.2 MV/cm, dielectric constant of more than 15.1 and interface state densities as low as 1.84${\times}$10$\^$11/ cm$\^$-1/eV$\^$-1/. After N$_2$ plasma treatment, the leakage current was reduced with about 2-order.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2003년도 하계학술대회 논문집 Vol.4 No.2
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• pp.641-643
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• 2003

The ferroelectric properties of PZT(53/47) thin film was investigated by methoxy enthanol solution based on sol-gel method. The thickness of each layer by spincoating 0.25M sol at one time was $0.1{\mu}m$ and crack-free film was formed. $LaNiO_3/Si(100)$ electrode and $Pt/Ti/SiO_2/Si(100)$ electrode was coated by PZT sol at several times. PZT orientation was confirmed as a method of XRD and coercive field(Ec) as well as remnant polarization(Pr) was investigated from hysterisis curve. As a result of XRD analysis, we can know that the orientation of on PZT/LNO/Si(100) is better than on $Pt/Ti/SiO_2/Si(100)$. The remnant polarization(Pr) in LNO electrode was $87.5{\mu}C/cm^2$ and $39.8{\mu}C/cm^2$ in Pt. From this figures, it is investigated that the Pr in LNO electrode was better than in Pt.

• 한국세라믹학회지
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• 제23권6호
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• pp.33-36
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• 1986

The $PbTiO_3$is well known materials having remarkable ferroelectric piezoelectric and pyro-electric properties. Thin films of the lead titanite has been successfully fabricated by Chemical Vapor Deposition on the borosilicate glass and titanium substrate. The $PbTiO_3$ thin film deposited on the borosilicate glass using the $PbCl_2$, $TiCl_4$ dry oxygen and wet oxygen at different temperatures (50$0^{\circ}C$-$700^{\circ}C$) grows along the (001) preferred orientation. On the other hand the $PbTiO_3$ thin film deposited on the titanium substrate using the PbO grows along the (101) preferred orientation. Growth orientation of deposited $PbTiO_3$ depends on the reaction species irrespective of substrate materials. Maximum dielectic constant and loss tangent of the $PbTiO_3$ thin film deposited on the titanium substrate are about 90 and 0.02 respectively, . Deposition rates of $PbTiO_3$ deposited on the borosilicate glass and titanium substrate are 10-15 ${\mu}{\textrm}{m}$/hr. Titanium dioxide interlayer formed be-tween $PbTiO_3$ film and titanium substrate material, It improved the adhesion of the film.

• 전자공학회논문지D
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• 제35D권4호
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• pp.93-100
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• 1998

Pyoelectric infrared detectors based on La-modified PbTiO3 (PLT) thin films have been fabricated by RF magnetron sputtering and micromachining technology. The detectors form Pb$_{1-x}$ La$_{x}$Ti$_{1-x}$ O$_{3}$ (x=0.05) thin film ferroelectric capacitors epitaxially grown by RF magnetron sputtering on Pt/MgO (100) substrate. The sputtered PLT thin film exhibits highly c-axis oriented crystal struture that no poling trealization for sensing applications is required. This is an essential factor to increase the yield for realization of an infrared image sensor. Micromachining technology is used to lower the thermal mass of the detector by giving maximum sensor efficiency. Polyimide is coated on top of the sensing elements to support the fragile structure and the backside of the MgO substrate is selectively eteched to reduce the heat loss. The sensing element exhibited a very high detectivity D* of 8.5*10$^{8}$ cm..root.Hz/W at room temperature and it is about 100 times higher than the case of micromachining technology is not used. a sensing system that detects the position as well as the existence of a human body is realized using the array sensor.sor.

• 한국재료학회지
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• 제6권9호
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• pp.931-936
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• 1996

비휘발성 메모리 소자에의 적용을 위한 SrBi2Ta2O9(SBT)박막이 고순도의 Sr, Bi, Ti 금속타겟을 사용하여 Pt/Ti/SiO2/Si 기판 위에 reactive sputtering 법에 의해 증착되었다. 조성의 영향을 평가하기 위하여 Bi 타겟에 인가되는 전원의 변화와 열처리에 따른 C-F(capacitance-frequency), P-E(polarization-electric field), I-V(current-voltage)등의 전기적 특성이 조사되었다. Bi의 양이 증가함에 따라 Bi layer 구조를 나타내는 (105)회절 피크가 증가하였고 $700^{\circ}C$, 산소분위기에서 1시간 동안 열처리후 Sr과 Bi가 심하게 휘발되었으며 박막의 미세구조는 다공질이 되었다. 이러한 이유로 열처리된 박막의 누설 전류 밀도는 증가하였다. 열처리된 시편의 조성은 거의 화학양론비를 이루었으며 4.5$\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 Pr값을 갖는 강유전(ferroelectric)특성을 나타내었다.