• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 춘계학술대회 논문집 유기절연재료 전자세라믹 방전플라즈마 일렉트렛트 및 응용기술
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• pp.58-62
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• 2002

Pb($Zr_{0.52}Ti_{0.48}$)$O_3$ (PZT) thin films deposited on the Pt/Ti and Ru/$RuO_2$ bottom electrode by rf magnetron sputtering methode. Ru/$RuO_2$ bottom electrode deposited on the p-type wafer as Ru thickness by in-situ process. Our results show that all PZT films indicated perovskite polycrystalline structure with perferred orientation (110) and no pyrochlore phase is observed. A well-fabricated $RuO_2$/PZT/Ru(100nm)/$RUO_2$ capacitor showed a leakage current density in the order of $2.13{\times}10^{-7}A/cm^2$ as 100 kV/cm, a remanent polarization of 7.20 ${\mu}C/cm^2$, and a coercive field of 58.37 kV/cm. The results show that the new Ru/$RuO_2$ bottom electrodes are expected to reduce the degradation ferroelectric fatigue and excellent ferroelectric properties.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.216.1-216.1
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• 2013

PZT 박막은 강유전 특성과 압전소자 특성을 나타내는 물질로 DRAM (dynamic random acess memory)과 FRAM (ferroelectric RAM) 등의 기억소자용 capacitor와 MEMS (micro electro mechanical system) 소자의 압전 물질로 사용하기 위한 연구가 진행중에 있다. 하지만 이러한 연구에서는 PZT 박막의 전기적 특성 향상을 주목적으로 연구가 진행되어 왔다. 특히, 박막 공정중 발생하는 plasma에 의한 PZT의 전기적 특성 변화가 박막 표면의 물리적 변화에 기인할 것으로 추정하고 있지만 이에 대한 구체적인 연구는 미비하다. 이 연구에서는 plasma에 의한 PZT 박막 표면의 물리적 특성 변화를 연구하기 위하여 PZT 박막을 sol-gel을 이용하여 Si 기판위에 약 100 nm의 두께로 증착하였으며, 이후 최대 300 W의 Ar plasma로 plasma power을 증가시켜 각각 10분간 plasma처리를 실시하였다. PZT 박막 표면의 nano-mechanics 특성을 분석하기 위하여 Nano-indenter와 Kelvin Probe Force Microscopy (KPFM)을 사용하여 surface hardness, surface morphology를 확인하였고 특히, surface potential 분석을 통하여 PZT 박막 표면의 plasma에 의한 박막 극 표면의 전기적 특성 변화를 연구하였다. 이 연구로 plasma에 의한 PZT 박막은 표면으로부터 최대 43 nm 깊이에서의 hardness는 최대 5.1 GPa에서 최소 4.3 GPa의 분포로 plasma power 변화에 의한 특성은 측정 불가능하였다. 이는 plasma에 의한 영향이 시료 극 표면에 국한되어 나타나기 때문으로 추정되며 이를 보완하기 위하여 surface potential을 분석하였다. 결과에 의하면 plasma power가 0 W에서 300 W로 증가함에 따라 potential이 30 mV에서 -20 mV로 감소하였으나 potential의 분산은 100 W에서 최대인 17 mV로 측정되었으며, 이때 RMS roughness역시 가장 높은 20.145 nm로 측정되었다. 특히, 100 W에서 potential에서는 물결 모양과 같은 일정한 패턴의 potential 무늬가 확인되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.341-344
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• 1999

The effects of post annealing treatments of ferroelectrlclty in PZT(P $b_{1.05}$(Z $r_{0.52}$, $Ti_{0.48}$) $O_3$ thin film deposited on Pt/ $SiO_2$/Si substrate by RF-Magnetron sputtering methode was Investigated. Analyses by RTA(Rapid Thermal Annealing) treatments reveled that the crystallization process strongly depend on the healing temperature. The Perovskite structure with strong PZT (101) plan was obtained by RTA treatments at 75$0^{\circ}C$ With increasing RTA temperature of PZI thin films, the coercive field and remanent Polarization decreased, while saturation polarization( $P_{r}$) was decreased. P-E curves of Pt/PZT/Pt capacitor structures demonstrate typical hysteresiss loops. The measure values of $P_{r}$,. $E_{c}$ and dielectric constants by post annealed at 75$0^{\circ}C$ were 38 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$ 35KV/cm and 974, respectively. Switching polarization versus fatigue characteristic showed 12% degradation up to 10$^{7}$ cycles.s.s.s.s.s.s.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제11권3호
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• pp.91-97
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• 2004

PZT 박막을 rf-마그네트론 스퍼터링으로 $Pt/Ti/SiO_2/Si$ 기판 위에 형성시켰다. $5\%$ 과잉 PbO 를 포함한 bulk PZT 타겟을 사용하였다. 상온에서 PZT 박막을 얇게 입힌 후 나머지 두께를 $650^{\circ}C$에서 in-situ 방법으로 형성시켰다. 강유전 특성을 갖는 PZT 상은 $650^{\circ}C$에서 형성되었다. 2단계 스퍼터링에 의해 누설전류 특성을 크게 증진시킬 수 있었고, 적절한 두께의 상온층을 포함시킨 경우 $2{\times}10^{-7}A/cm^2$의 매우 작은 누설전류를 나타냈다. 누설전류 기구에 대한 조사 결과, 여러 조건에서 제조된 PZT 박막의 전기전도는 모두 bulk-limit 기구에 의한 것임을 알 수 있었다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 1998년도 추계학술대회 논문집 학회본부 C
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• pp.801-803
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• 1998

We investigated Pt and $RuO_2$ as a bottom electrode and PZT thin film for ferroelectric applications. XRD examination shows that a mixed phase of (111) and (200) Pt peak for the temperature ranged from RT to $200^{\circ}C$, and a preferred (111) orientation for the substrate temperature of $300^{\circ}C$. From the XRD and AFM results, we recommend the substrate temperature of $300^{\circ}C$, 80 W for the Pt bottom electrode growth. From the study of an oxygen partial pressure from 0 to 50%, we learned that only Ru metal was grown with $0{\sim}5%$, a mixed phase of Ru and $RuO_2$ for $10{\sim}40%$, pure $RuO_2$ at 50%. Having optimized the bottom electrode growth conditions, we employed two step process in PZT film capacitor: PZT film growth at the low substrate temperature of $300^{\circ}C$ and then post RTA anneal treatments. PZT films were randomly oriented on $RuO_2$ and (110) preferentially oriented on Pt electrode. Leakage current density of PZT film demonstrated two to three orders higher for $RuO_2$ bottom electrode. From C-V results we observed a dielectric constant of PZT film higher than 1200. This paper presents the optimized process conditions of the bottom electrodes and properties of PZT thin films on these electrodes.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 1999년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.638-641
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• 1999

In consideration of Dielectric loss and Temperature stability, 3-element system dopped with NiO, $Cr_2O_3$, well-known as Hardner and Stabilizer whose primary element is PZT was eximanated its structure, Temperature Coefficient of Capacitor, relative resistivity for Temperature Compensation condensor study. dopping with Nio, $Cr_2O_3$, Temperature Characteristic is developed, Dielectric loss largely represented useful1 small values in specimens dopped with NiO 0.2wt%, and specimence sintered at $110^{\circ}C$ dopped with $Cr_2O_3$, 0.1wt% also relative resistivity largely showed tendency of decrement According to dopping NiO more.

• 한국세라믹학회지
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• 제35권7호
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• pp.647-647
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• 1998

비대칭적인 전극 구조를 가지는 Pb(Zr,Ti)$O_3$(PZT) 박막의 비대칭적인 스위칭 특성을 연구하기 위해 Pulsed Laser Deposituin(PLD)방법으로 $LaAlO_3$ 기판 위에 (La,Sr)$CoO_3$/Pb(Zr,Ti)$O_3$/(La,Sr)$CoO_3$(LSCO) 다층구조를 성장시켰다. PZT 박막 캐시터의 전극이 모두 같은 조성일 때, 즉 $(La_0.5Sr_0.5)CoO_3$(LSCO)일 때 PZT 박막의 이력곡선은 대칭성을 보여주고 있다. 그러나 산화물 전극의 조성이 변할 때 PZT 박막 캐패시터는 비대칭성을 보여주고 있다. $LaCoO_3(LCO)$를 상층 전극, $La_0.5,Sr_0.5)CoO_3$(LSCO)를 하층 전극으로 사용하였을 때 이력 곡선은 음의 방향으로 분극된 상태가 불안정 하여 음의 잔류 분극의 완화 현상을 보여준다. 반면 상층 전극이 LSCO, 하층 전극이 LCO인 PZT 박막 캐패시터는 양의 방향의 분극 상태가 불안정하여 양의 잔류 분극이 완화현상을 보여준다. 이러한 이력 곡선의 완화 현상은 LCO/PZT 계면에서의 전자 밴드 구조의 변형에 의한 내부 전계의 형성 때문이라 생각할 수 있다. 내부 전계는 LCO/PZT와 LSCO/PZT 계면에서의 전자 밴드 구조의 변형에 의한 내부 전계의 형성 때문이라 생각할 수 있다.내부 전계는 LCO/PZT 계면에서의 인가된 전압 강하 차이에 의해 발생되며 전압 강하는 각각의 계면에서 0.6V와 -0.12V의 크기를 갖는다.

• 한국재료학회지
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• 제10권10호
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• pp.684-690
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• 2000

Metal-Ferroelectric-Metal(MFM) 구조의 개퍼시터에서 $Pb(Zr,Ti)O_3(PZT)$-전극 계면층이 PZT 박막 특성에 기여하는 영향을 알아보기 위하여 Pt/PZT/계면층/Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si 구조의 캐퍼시터를 제작하였다. 계면층으로 사용될 물질들 중에서 $PbTiO_3(PT)$ 층을 sol-gel 방법으로 형성하였으며, PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$ 층들을 reactive sputtering 방법으로 형성하였다. PZT박막을 구성하는 원소들로 이루어진 단순 산화물들의 특성을 평가하기 위하여 PbO, $ZrO_2,\;TiO_2$를 계면층으로 사용하여 $600^{\circ}C$에서 열처리를 실시하였고, 이 경우에는 $TiO_2$가 가장 우수하게 PZT의 결정립 크기를 미세하게 하는 효과를 보였으나, 두께가 증가함에 따라 표면 거칠기가 증가하고 anatase 상으로 남기 때문에 강유전특성이 열화되었다. 반면에 PT 박막을 계면층으로 사용한 경우에는 결정립 크기의 감소와 더불어 전기적인 특성도 향상되었다. 또한 PZT의 핵생성 위치를 판단하기 위하여 PT 삽입층의 위치를 변화하며, 실험한 결과, 하부전극과 PZT 박막의 계면에 PT 삽입층을 형성하였을 경우에 가장 효과적인 seed로서의 역할을 하였다.

• 분석과학
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• 제10권1호
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• pp.35-42
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• 1997

Barium titanate 및 PZT와 같은 세라믹 축전물질의 분석을 위해 고압 산분해법을 이용한 시료 전처리 기술을 연구하였다. 질산이나 증류수를 첨가하고 염산의 농도를 변화시키면서, 이들 시료의 정량분석을 유도결합 플라즈마 방출분광법에 의해 수행하였다. 분석 결과를 보면 Ba, Mn, Zn, Si 등 대부분의 원소들은 염산의 농도에 영향을 받지 않으나, Nb와 Zr은 이에 민감한 것으로 밝혀졌다. 그러나 분해시간은 상대적으로 분석 결과에 거의 영향을 미치지 않았다. Nb의 경우에는 가장 좋은 분석 결과를 얻기 위해 염산과 증류수의 비가 3:1(v / v) 보다는 더 진해야 함을 알았다. 또한 Pb의 분석에 있어서 염산과 질산의 혼산을 사용하는 경우보다 붉은 염산만을 사용하였을 경우에 더 좋은 분석 결과를 나타내었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.139-139
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• 2003

많은 압전 후막은 여러 감지소자, 통신 및 사무자동화 기기, 전기 및 전자부품, 의료장비 및 국방산업에 까지 널리 응용되어 왔다. 그 중에서도 압전특성이 뛰어난 PZT 후막은 마이크로 펌프, 밸브, 헤드, 모터, 트랜스듀서 뿐 아니라 최근 바이오칩용 센서와 액추에이터로서 널리 연구되고 있다. 또한 마이크로 센서와 액추에이터 의 제작 및 구동을 위한 MEMS 기술의 도입으로 실리콘 베이스의 소자 개발이 집중되고 있다. 스크린 프린팅 방법은수 마이크론에서 수십 마이크론 후막의 실현이 용이하고 비교적 경제적이며 소자신뢰도가 높고 대량생산에 유리하여 활발한 연구가 진행 중이다. 그러나 후막은 벌크에 비해 기공률이 높고, 또 소자응용에 있어서 고온소결 시 MEMS공정을 위한 실리콘 베이스 기판과의 확산 및 반응에 의 한 계면 및 활물질 성능의 저하가 문제가 되고 있다. 따라서 본 연구에서는 스크린 프린팅과 더불어 졸 코팅 방법의 도입으로 후막의 성형 및 소결 밀도를 높임과 동시에 여러 확산 방지 막의 증착으로 capacitor 형 PZT 후막의 물성 및 전기 적 특성을 향상시키고자 하였다.