• 한국재료학회지
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• 제18권4호
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• pp.169-174
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• 2008

The structural and electrical properties of amorphous $BaSm_2Ti_4O_{12}$ (BSmT) films on a $TiN/SiO_2/Si$ substrate deposited using a RF magnetron sputtering method were investigated. The deposition of BSmT films was carried out at $300^{\circ}C$ in a mixed oxygen and argon ($O_2$ : Ar = 1 : 4) atmosphere with a total pressure of 8.0 mTorr. In particular, a 45 nm-thick amorphous BSmT film exhibited a high capacitance density and low dissipation factor of $7.60\;fF/{\mu}m2$ and 1.3%, respectively, with a dielectric constant of 38 at 100 kHz. Its capacitance showed very little change, even in GHz ranges from 1.0 GHz to 6.0 GHz. The quality factor of the BSmT film was as high as 67 at 6 GHz. The leakage current density of the BSmT film was also very low, at approximately $5.11\;nA/cm^2$ at 2 V; its conduction mechanism was explained by the the Poole-Frenkel emission. The quadratic voltage coefficient of capacitance of the BSmT film was approximately $698\;ppm/V^2$, which is higher than the required value (<$100\;ppm/V^2$) for RF application. This could be reduced by improving the process condition. The temperature coefficient of capacitance of the film was low at nearly $296\;ppm/^{\circ}C$ at 100 kHz. Therefore, amorphous BSmT grown on a TiN substrate is a viable candidate material for a metal-insulator-metal capacitor.

• 한국자기학회지
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• 제10권4호
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• pp.171-177
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• 2000

RF 마그네트론 스퍼터링 증착법으로 제작한 Co/NiMn 이층막에서의 교환자기결합현상을 연구하였다. 어닐링의 온도와 시간에 따른 교환자기결합력(H$_{ex}$)의 변화를 조사하여 300 $^{\circ}C$에서 13시간의 열처리후에 최대의 교환결합자장을 얻을 수 있음을 보였고, NiMn과 Co층의 적층순서를 변화시켰을 때, NiMn 상층구조의 시편이 더 높은 교환자기결합력을 나타냄을 알 수 있었다. 상층의 Ta 보호막의 사용이 교환자기결합을 나타내는데 필수적임을 알 수 있었는데 , AES 분석은 Ta 보호층을 적용하지 않은 경우에, 산소원자가 막 내부의 깊은 곳까지 침투함으로 인하여 교환자기결합력이 일어나지 않음을 보여주었다. 또한 교환자기결합에 대한 Ta 바닥층의 효과를 연구하였다. Ta 바닥층은 높은 교환자기결합력을 얻기 위해서는 사용하지 않는 것이 낫다는 것을 알아내었다. X선 회절분석의 결과는, Ta 바닥층이 다층막에 우선방위조직을 형성시키는데 기여하지만, NiFe/NiMn 이층막에서의 경우와는 달리 교환자기결합에 반드시 필요한 조건이 아님을 보여주었다. 또한 Co층과 NiMn층의 두께에 따른 교환결합력의 영향을 조사하여, 교환결합력은 200 $\AA$ 이상의 NiMn층 적용 시 최대값을 가지며, Co층의 두께에 반비례함을 알 수 있었다.다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.280-280
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• 2007

$Pb(Zr,Ti)O_3$ (PZT) 강유전체 박막은 높은 잔류 분극 (remanent polarization) 특성 때문에 현재 강유전체 메모리 (FeRAM) 소자에 적용하기 위하여 가장 활발히 연구되고 있다. 그런데 PZT 물질은 피로 (fatigue) 및 임프린트 (imprint) 등의 장시간 신뢰성 (long-term reliability) 특성이 취약한 단점을 가지고 있다. 이러한 신뢰성 문제를 해결할 수 있는 효과적인 방법 중의 하나는 $IrO_2$, $SrRuO_3$(SRO) 등의 산화물 전극을 사용하는 것이다. 많은 산화물 전극 중에서 SRO는 PZT와 비슷한 pseudo-perovskite 결정구조를 갖고 격자 상수도 비슷하여, PZT 커패시터의 강유전 특성 및 신뢰성을 향상시키는데 매우 효과적인 것으로 알려져 있다. 따라서 본 연구는 PZT 커패시터에 적용하기 위하여 SRO 박막을 증착하고 이의 전기적 특성 및 미세구조를 분석하고자 하였다. 또 실제로 SRO 박막을 상부전극과 PZT 사이의 버퍼 층 (buffer layer)으로 적용한 경우의 커패시터 특성도 평가하였다. 먼저 다결정 SRO 박막을 $SiO_2$/Si 기판 위에 DC 마그네트론 스퍼터링 법 (DC magnetron sputtering method)으로 증착하였다. 그 다음 이러한 SRO 박막의 미세구조, 결정성 및 전기적 특성이 증착 조건들의 변화에 따라서 어떤 경향성을 보이는지를 평가하였다. 기판 온도는 $350\;{\sim}\;650^{\circ}C$ 범위에서 변화시켰고, 증착 파워는 500 ~ 800 W 범위에서 변화시켰다. 또 Ar+$O_2$ 혼합 가스에서 산소의 혼합 비율을 20 ~ 50% 범위에서 변화시켰다. 이러한 실험 결과 SRO 박막의 전기적 특성 및 미세 구조는 기판의 증착 온도에 따라서 가장 민감하게 변함을 관찰할 수 있었다. 다른 증착 조건과 무관하게 $450^{\circ}C$ 이상의 온도에서 증착된 SRO 박막은 모두 주상정 구조 (columnar structure)를 형성하며 (110) 방향성을 강하게 나타내었다. 가장 낮은 전기 저항은 $550^{\circ}C$ 증착 온도에서 얻을 수 있었는데, 그 값은 약 $440\;{\mu}{\Omega}{\cdot}cm$ 이었다. SRO 버퍼 충을 적용하여 제작한 PZT 커패시터의 잔류 분극 (Pr) 값은 약 $30\;{\mu}C/cm^2$ 정도로 매우 높은 값을 나타내었고, 피로 손실 (fatigue loss)도 $1{\times}10^{11}$ 스위칭 사이클 후에 약 11% 정도로 매우 양호한 값을 나타내었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권3호
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• pp.497-504
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• 2019

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 $HfO_2$ 박막을 제작하고, 질소 분위기에서 급속 열처리 온도에 따른 $HfO_2$ 박막의 구조적 및 광학적 특성을 조사하였다. XRD 측정을 통해 열처리 유무에 상관없이 $HfO_2$ 박막은 다결정 구조를 가짐을 확인할 수 있었고, 열처리 온도가 증가함에 따라 반가폭은 감소하는 추세를 나타내었다. 박막의 표면을 AFM 으로 조사한 결과, $600^{\circ}C$ 에서 열처리한 박막의 표면 거칠기가 3.454 nm 로 가장 작은 값을 나타내었다. 모든 $HfO_2$ 박막들은 가시광 영역에서 약 80% 정도의 투과도를 나타내었다. 또한 투과도와 반사도로부터 구한 굴절률과 셀마이어 분산 관계로부터, 파장에 따른 $HfO_2$ 의 굴절률을 예측할 수 있었다. $600^{\circ}C$ 에서 열처리 한 $HfO_2$ 박막이 2.0223 (${\lambda}=632nm$) 의 높은 굴절률과 0.963 의 높은 우수한 충진율을 나타내었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.297-302
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• 2019

본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 법으로 ITO 박막을 $Nb_2O_5(8nm)/SiO_2(45nm)$ 버퍼층위에 증착하여, DC 파워(100~400 W) 변화에 따른 박막의 전기적 및 광학적 특성을 조사하였다. ITO 박막의 표면을 AFM으로 관찰한 결과, 모든 박막이 핀홀이나 크랙 같은 결함이 없는 표면을 가지며, DC 파워 200 W에서 증착한 박막이 1.431 nm의 가장 작은 표면 거칠기를 나타내었다. 전기적 및 광학적 특성 측정 결과, DC 파워 200 W에서 증착한 ITO 박막이 $3.03{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$의 가장 낮은 비저항 값을 보였고 가시광 영역(400~800 nm) 에서의 평균 투과도와 파장 550 nm에서의 투과도는 각각 85.8% 와 87.1%로 조사되었고 색도(b*) 값도 2.13 으로 비교적 우수한 값을 나타내었다. ITO 박막의 면저항과 가시광 영역에서의 평균 투과도 및 파장 550 nm 에서의 투과도를 이용하여 구한 재료평가지수는 DC 파워 200 W일 때 각각 $2.50{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$과 $2.90{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$의 가장 우수한 값을 나타내었다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.443-450
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• 2021

플라스틱 기판 중에서 열적 안정성과 광학적 특성이 우수한 PES 기판을 선택한 후, 흡습성이 높은 단점을 보완하기 위해 플라즈마 화학기상증착 법으로 SiO₂ 박막을 버퍼층으로 20nm 두께로 증착하였다. 그 후 ITZO 박막을 고주파 마그네트론 스퍼터링 법으로 증착하여 RF파워에 따른 전기적 및 광학적 특성들을 조사하였다. RF파워 50W에서 증착한 ITZO 박막이 8.02 × 10^-4 Ω-cm의 비저항과 50.13 Ω/sq.의 면저항으로 가장 우수한 전기적 특성을 나타내었다. ITZO 박막의 가시광 영역(400-800 nm)에서의 평균 투과도는 RF파워가 40, 50W인 경우 80% 이상으로 비교적 높은 값을 나타내었다. 재료 평가 지수들인 Φ_TC와 FOM은 RF파워 50W에서 증착한 ITZO 박막에서 각각 23.90×10^-4 Ω^-1와 5883 Ω^-1cm^-1로 가장 큰 값을 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.142-150
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• 2012

CIGS 박막 태양전지 기판소재인 소다라임유리 표면에 플라즈마 전처리 후 DC 마그네트론 스퍼터링 방법으로 Mo 박막을 제조하였다. 증착압력과 증착시간 변화에 따른 Mo 박막의 물리적, 전기적 특성을 분석하였고, 셀렌화 처리 조건에 따른 $MoSe_2$ 생성 여부와 경향성을 연구하였으며, Mo 박막 두께에 따른 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조의 태양전지를 제조하여 그 특성을 분석 및 평가하였다. 증착압력이 4.9 mTorr에서 1.3 mTorr로 감소할수록 치밀하고 결정입자 사이의 공극이 적고, 증착속도가 감소하고 전기저항도가 낮은 Mo 박막이 증착되었다. 증착온도가 상온에서 $200^{\circ}C$로 증가할수록 Mo 박막은 치밀한 구조를 가지고 결정성은 향상되어 면저항이 낮게 나타났다. 셀렌화 시간이 길어질수록 Mo 박막 층은 줄어들고, $MoSe_2$ 층 생성두께가 커지는 것을 알 수 있었고, 열처리로 인해 결정화 되면서 전체 박막의 두께가 줄어들었으며, $MoSe_2$ 층의 배양성은 c축이 Mo 표면과 수직 방향으로 성장된 것을 알 수 있었다. Mo 박막의 두께가 1.2 ${\mu}m$와 0.6 ${\mu}m$인 AZO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/SLG 구조로 이루어진 CIGS 박막 태양전지를 제조하였다. Mo 박막의 두께가 1.2 ${\mu}m$일 때 보다 0.6 ${\mu}m$일 때 CIGS 박막 태양전지의 변환 효율은 9.46%로 비교적 우수한 특성을 나타났다. CIGS 박막 태양전지에서 하부전극인 Mo 박막 특성은 유리기판 및 광흡수 층과의 계면 형성 따라 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있었고, 유리기판의 플라즈마 처리와 Mo 박막의 두께조절로 Na 효과 및 $MoSe_2$층 형성 제어함으로써 CIGS 박막 태양전지의 특성 개선에 효과를 가질 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제7권5호
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• pp.265-273
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• 1997

연자성 자유자성층과 피속박자성층을 각각 2중층 Ni$_{81}$fe$_{19}$/ $Co_{90}$ Fe$_{10}$와 $Co_{90}$ Fe$_{10}$로 하고, 반강자성 속박층을 NiO로 하는 NiFe/CoFe/Cu/CuFe/NiO 구조를 갖는 spin-valve 박막을 sputtering 방법으로 유리기판위에 제작하고, 자기저항비(MR), 자기장감응도(field sensitivity), 반강자성층과 피속박자성층사이의 교환결합 자기장(exchange coupling field), 자유자성층과 피속박자성층사이의 층간결합자기장(interlayer coupling field) 등의 비자성 사이층 Cu 두께, 자유자성층두께, 피속박자성층 두께 및 반강자성층 두께 의존성을 조사하였다. 2중층 자유자성층에 연자성 NiFe가 20 .angs. 이상 포함됨으로써 10 Oe의 보자력을 가져 연자성특성을 향상시키는 것을 확인할 수 있었다. Cu의 두께가 30 .angs. 일 때 극대 MR비를 가졌으며 두께증가에 따라 감소하는 경향을 보였다. 피속박자성층 CoFe의 두께가 35 .angs. 일 때 그대 MR비 6.3%를 나타내며 두께증가에 따라 감소하며 교환결합자기장도 CoFe 두께가 증가함에 따라 감소하였다. NiO 두께가 800 .angs. 일 때 극대 MR비를 보이며 교환결합자기장은 두께증가에 따라 50 Oe 정도로 포화되어 NiO가 반강자성 특성을 유지하기 위해서는 일정한 두께이상이 되어야 함을 알 수 있었다. 열처리온도 200 .deg. C 까지는 MR비 5.3%를 유지하다 이보다 높하지면 점점 감소하여 300 .deg. C에서도 약 3% 정도를 유지하여 열적 안정성이 향상되었다. 따라서 CoFe 합금을 사용하여 NiFe(40 .angs. )/CoFe(50 .angs. )/Cu(30 .angs. )/CoFe(35 .angs. )/NiO(800 .angs. ) 구조를 갖는 spin-valve 박막은 극대 MR비 6.3%, 유효자기장감응도 약 0.5(%/Oe)를 보여 spin-valve head 재료로 적합함을 알 수 있었다.다.다.다.

• 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.

• 한국광학회지
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• 제18권5호
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• pp.351-361
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• 2007

마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 광기록 매체인 GST 박막과 보호층인 $ZnS-SiO_2$ 박막 또는 $Al_2O_3$ 박막을 c-Si 기판위에 증착한 뒤 in-situ 타원계를 사용하여 상변화 광기록층인 GST 시료의 타원상수 온도의존성을 실시간으로 측정한 결과 $300^{\circ}C$ 이상의 온도에서 GST의 고온 타원상수는 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 큰 차이를 보여주었다. 가열 환경 및 보호층의 종류에 따라 GST의 고온 타원상수가 달라지는 원인인 $1{\sim}2$시간의 긴 승온시간을 줄이기 위해 Phase-change Random Access Memory(PRAM) 기록기를 사용하였고 수십 ns 이내의 짧은 시간 내에 순간적으로 GST 시료를 가열 및 냉각하였다. GST층이 손상되지 않고 결정화 및 고온 열처리가 되는 PRAM 기록기의 기록모드와 레이저출력 최적조건을 찾았으며 다층박막 구조에서 조사되는 레이저 에너지가 광기록층인 GST에 흡수되는 양과 이웃하는 층으로 전파되는 양을 열확산방정식으로 나타내고 이를 수치해석적으로 풀어 레이저출력과 GST 박막의 최고 온도와의 관계를 구하였다. 지름이 1um 정도인 레이저스폿을 대략 $0.7{\times}1.0mm^2$의 면적내에 촘촘히 기록한 다음 고온 열처리된 GST 시료의 분광타원데이터를 500 um의 빔 크기를 가지는 마이크로스폿 분광타원계를 사용하여 구하고 그 복소굴절률을 결정하였다. In-site 타원계를 사용할 때에 가열 환경 보호층 물질의 영향을 크게 받은 GST의 고온 복소굴절률은 PRAM 기록기를 사용하였을 때에는 가열환경이나 보호층의 종류에 무관하게 안정된 값을 보여주었다 Atomic Force Microscope(AFM)과 Scanning Electron Microscopy(SEM)을 통해 관찰한 GST 다층박막시료의 고온 열처리 전후 표면미시거칠기 변화도 PRAM 기록기를 사용할 때에는 in-situ 타원계를 사용할 때보다 1/10 정도의 크기를 보여주어 PRAM 기록기와 분광타원계를 사용하여 결정한 GST의 고온광학물성의 신뢰성을 확인하여 주었다.