• 제목/요약/키워드: Ta2O5 film

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Ta2O5 고유전박막의 미세조직과 열적안정성 (Microstructure and Thermal Stability of High Permittivity Ta2O5)

  • 민석홍;정병길;최재호;김병성;김대용;신동우;조성래;김기범
    • 한국재료학회지
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    • 제12권10호
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    • pp.814-819
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    • 2002
  • TiN and TaN films as electrode materials of reactive sputtered $Ta_2$$O_{5}$ were prepared by sputtering to compare their thermal stabilities with $Ta_2$$O_{5}$ The microstructural change of $Ta_2$$O_{5}$ films with annealing was also investigated. As- deposited $Ta_2$$O_{5}$ film on $SiO_2$ was amorphous and annealing of 80$0^{\circ}C$ for 30 min made it transform to $\beta$-Ta$_2$O$_{5}$ crystalline which contains amorphous particles with the size of a few nm. Crystallization temperature of Ta$_2$Ta_2$$O_{5}$ on TaN is higher than that on TiN electrode. The interface between TaN and Ta$_2$O$_{5}$ maintained stably even after vacuum annealing up to $800^{\circ}C$ for 1 hr, but TiN interacted with $Ta_2$$_O{5}$ and so interdiffusion between TiN and $Ta_2$$O_{5}$ occurred by vacuum annealing of 80$0^{\circ}C$ for 1 hr. It indicates that TaN is thermally more stable with $Ta_2$$O_{5}$ than TiN.N.

Modified Rf Magnetron Sputtering에 의해 Pt/Ti/SiO$_2$/Si 기판위에 제조된 강유전체 SrBi$_2$Ta$_2$O$_9$ 박막의 미세구조 및 전기적 특성 연구 (Microstructure and Electric Properties of Ferroelectric SrBi$_2$Ta$_2$O$_9$ Thin Films Deposited by Modified Rf Magnetron Sputtering Technique)

  • 양철훈;윤순길
    • 한국세라믹학회지
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    • 제35권5호
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    • pp.472-478
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    • 1998
  • Ferroelectric SrBi2Ta2O9(SBT) films were deposited on Pt/Ti/SiO2/Si substrates at 50$0^{\circ}C$ using a sintered SBT target Bi and Ta targets by modified rf magnetron sputtering and then were annealed at 80$0^{\circ}C$ for 10min in oxygen ambinet(760 torr) The composition of the SBT films could be easily controlled using the mul-ti-targets. The film composition of {{{{ {Sr }_{0.8 } {Bi }_{2.9 } {Ta}_{2.0 } {O }_{9 } }} was obtained with SBTd sputtering power of 100 W Bi of 25W and Ta of 10 W. A 250nm thick SBT films exhibited a dense and uniform microstructure and showed the remanent polarization(Pr) of 14.4 $\mu$C/cm2 and the coercive field({{{{ {E }_{c } }})of 60 kV/cm at applied voltage of 5 V. The SBT films show practically no polarization fatigue up to {{{{ {10 }_{10 } }} cycles under 5V bipolar pulse. The retention characteristics of the SBT films looked very promising and the leakage current density of the SBT films was about 1.23$\times${{{{ {10 }^{-7 } }}A/c{{{{ {m }^{2 } }} at 120kV/cm.

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$IrO_2$를 하부전극으로 사용한 $Sr_{0.9}Bi_{2+x}Ta_2O_9$ 박막의 유전 및 전기적 특성 (Dielectric and Electrical Properties of $Sr_{0.9}Bi_{2+x}Ta_2O_9$ Thin Films on $IrO_2$ Electrode)

  • 박보민;송석표;정병직;김병호
    • 한국세라믹학회지
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    • 제37권3호
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    • pp.233-239
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    • 2000
  • Sr0.9Bi2+xTa2O9(x=0, 0.1, 0.2, 0.3) thin films on IrO2/SiO2/Si or Pt/Ti/SiO2/Si substrate were prepared by spin coating method using SBT stock solutions synthesized by MOD process. SBT thin films on IrO2 transformed to layered perovskite phase at $700^{\circ}C$, but showed low breakdown voltage due to their porous microstructure. The smaple of Sr0.9Bi2+xTa2O9 composition showed the best dielectric and electrical properties. When the sample of the same composition was annealed at 80$0^{\circ}C$, the dielectric and electric properties were improved due to the grian growth and dense surface. the remanent polarization values(2Pr) at $\pm$3 V for IrO2 and Pt electrodes were 10.5, 7.15$\mu$C/$\textrm{cm}^2$, respectively. The SBT thin film with IrO2 electrode showed the lower coercive field. The leakage current density and breakdown voltage of SBT thin films on IrO2 were higher than those on Pt.

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Role of the $Bi_2O_3\;in\;SrBi_2TaNbO_9/Bi_2O_3/SrBi_2TaNbO_9$ Heterostructure and Low Temperature Annealing Property

  • Park, Yoon-Beak;Jang, Se-Myeong;Kim, Ju-Hyung;Lee, Jeon-Kook;Park, Jong-Wan
    • The Korean Journal of Ceramics
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    • 제6권3호
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    • pp.276-279
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    • 2000
  • Ferroelectric properties of $SrBi_2TaNbO_9$ (SBTN) thin films were changed by the amount of Bi content in SBTN. We suggested that the addition of excess Bi into the films could be accomplished by heat-treating $SBTN/Bi_2O_3/SBTN$ heterostructure fabricated by r.f. magnetron sputtering method. Excess Bi composition was controlled by the thickness of the sandwiched $Bi_2O_3$ from 0 to $400\;\AA$. When the SBTN thin films were inserted by $400\;{\AA}\;Bi_2O_3$ layer, $Bi_2Pt$ phase was formed as a second phase in SBTN films, resulting in poor ferroelectric properties. The onset temperature for hysteresis loop can be reduced by heat treating $SBTN/Bi_2O_3/SBTN$ heterostructure. The films with $SBTN/Bi_2O_3(100\;{\AA})/SBTN$ hetero-structure followed by annealing at $650^{\circ}C$ for 30 min show 2Pr and Ec of $5.66\;{\mu}C/\textrm{cm}^2$ and 54 kV/cm, respectively.

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저전압구동 ZnS:Mn EL device의 제작 및 전기 광학적 특성조사 (Fabrication of the Low Driving Voltage ZnS:Mn EL Device and Investigation of its Electro-optical Properties)

  • 김재범;김도형;장경동;배종규;남경엽;이상윤;조경제;장훈식;이현정;이동욱
    • 한국재료학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.290-294
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    • 2000
  • ZnS:Mn TFEL device를 전자선 진공증착법으로 제작하여 전기광학적 특성에 관하여 조사하였다. $Ta_2O_5$ 박막의 산소 결핍에 따른 정전용량을 측정하기 위하여 산소분위기에서 열처리에 따른 AES(Auger electron spectroscopy)와 C-F를 측정하였다. 제작한 EL 소자의 전기장 발광 파장은 550~650nm 였으며 이것은 $Mn^{2+}$ 이온의 $3d^5$ 여기준위인 $^4T_1(^4G)$ 에서 $3d^5$ 기저준위인 $^6A_1(^S)$로의 내각전자전이 피크이다. 열처리를 수행하지 않은 $Ta_2O^5$를 절연층으로 사용한 EL 소자의 발광시작전압은 24~28V이고 색도 좌표값 X=0.5151, Y=0.4202인 황등색 발광을 하였다. $Ta_2O_5$를 절연층으로 사용한 소자가 저전압에서 구동이 가능하므로 EL 소자의 실용화가 기대된다.

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열CVD방법으로 증착시킨 탄탈륨 산화박막의 특성평가와 열처리 효과 (Characterization and annealing effect of tantalum oxide thin film by thermal chemical)

  • 남갑진;박상규;이영백;홍재화
    • 한국재료학회지
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    • 제5권1호
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    • pp.42-54
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    • 1995
  • $Ta_2O_5$박막은 고유전율의 특성으로 차세대 DRAM캐패시터 물질로 유망받고 있는 물질이다. 본 연구에서는 p-type(100)Si 웨이퍼 위에 열 MOCVD 방법으로 $Ta_2O_5$박막을 성장시켰으며 기판온도, 버블러 온도, 반응압력의 조업조건이 미치는 영향을 고찰하엿다. 증착된 박막은 SEM, XRD, XPS, FT-IR, AES, TEM, AFM을 이용하여 분석하였으며 질소나 산소 분위기의 furnace 열처리 (FA)와 RTA(Rapid Thermal Annealing)를 통하여 열처리 효과를 살펴보았다. 반응온도에 따른 증착속도는 300 ~ $400 ^{\circ}C$ 범위에서 18.46kcal/mol의 활성화 에너지를 가지는 표면반응 율속단계와 400 ~ $450^{\circ}C$ 범위에서 1.9kcal/mol의 활성화 에너지를 가지는 물질전단 율속단계로 구분되었다. 버블러 온도는 $140^{\circ}C$일때 최대의 증착속도를 보였다. 반응압력에 따른 증착속도는 3torr에서 최대의 증착속도를 보였으나 굴절율은 0.1-1torr사이에 $Ta_2O_5$의 bulk값과 비슷한 2.1정도의 양호한 값이 얻어졌다. $400^{\circ}C$에서 층덮힘은 85.71%로 매우 양호하게 나타났으며 몬테카를로법에 의한 전산모사 결과와의 비교에 의해서 부착계수는 0.06으로 나타났다. FT-IR, AES, TEM 분석결과에 의하여 Si와 $Ta_2O_5$ 박막 계면의 산화막 두께는 FA-$O_{2}$ > RTA-$O_{2}$ ~ FA-$N_{2}$ > RTA-$N_{2}$ 순으로 성장하였다. 하지만 질소분위기에서 열처리한 박막은 산소분위기의 열처리경우에 비해 박막내의 산소성분의 부족으로 인한 그레인 사이의 결함이 많이 관찰되었다.

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RF-스퍼터링 기법으로 제작한 Fe3O4 박막에 Ta 기저층이 미치는 효과 (Ta Buffer Layer Effect on the Growth of Fe3O4 Thin Films Prepared by RF-sputtering)

  • 국지현;이년종;배유정;김태희
    • 한국자기학회지
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    • 제25권2호
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    • pp.43-46
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    • 2015
  • $SiO_2$ 산화막이 제거되지 않은 Si(100) 기판 위에 실온에서 5 nm Ta과 5 nm MgO 기저층을 증착하고, 그 위에 RF 스퍼터링 기법으로 실온에서 약 35 nm 두께의 $Fe_3O_4$ 박막을 적층하였다. 진공 후열처리에 따라 향상된 $Fe_3O_4$ 박막의 결정성과 그에 따른 자기적 특성의 변화 양상을 관찰하였다. $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 후열처리한 시료에 대해, 실온에서 강자성 특성을 보았을 뿐만 아니라, $Fe_3O_4$ 박막의 고유한 특성으로 알려진 Verwey 상전이 현상 또한 관찰되었다. 후열처리에 의해 MgO 박막 위에 적층된 $Fe_3O_4$에 미치는 Ta 기저층의 영향에 대해 Ta이 삽입되지 않은 경우와 비교하여 논의 할 것이다.

$Ta_2O_5$의 유전 특성과 안정성에 관한 연구 (The study on dielectric and thermal property of $Ta_2O_5$ Thin-films)

  • 김인성;송재성;이동윤;김도한;김현식
    • 대한전기학회:학술대회논문집
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    • 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 C
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    • pp.1487-1489
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    • 2001
  • The tantalum oxide($Ta_2O_5$) is an important material for present thin-film capacitor application owing to its high dielectric constant and thermal stability. We report dielectric property of Si(p type)/Pt/$Ta_2O_5$/Ag based MIM structure obtained by RF sputtering and annealed in vacuum environment. We have measured and researched the characteristics of C-F, C-V and EPMA. And we describe parameter dependence on sputtered condition and annealed temperature with dielectric property.

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Applications of Ar Gas Cluster Ion Beam Sputtering to Ta2O5 thin films on SiO2/Si (100)

  • Park, Chanae;Chae, HongChol;Kang, Hee Jae
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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    • pp.119-119
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    • 2015
  • Ion beam sputtering has been widely used in Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), and Auger Electron Spectroscopy (AES) for depth profile or surface cleaning. However, mainly due to severe matrix effects such as surface composition change from its original composition and damage of the surface generated by ion beam bombardment, conventional sputtering skills using mono-atomic primary ions with energy ranging from a few hundred to a thousand volts are not sufficient for the practical surface analysis of next-generation organic/inorganic device materials characterization. Therefore, minimization of the surface matrix effects caused by the ion beam sputtering is one of the key factors in surface analysis. In this work, the electronic structure of a $Ta_2O_5$ thin film on $SiO_2/Si$ (100) after Ar Gas Cluster Ion Beam (GCIB) sputtering was investigated using X-ray photoemission spectroscopy and compared with those obtained via mono-atomic Ar ion beam sputtering. The Ar ion sputtering had a great deal of influence on the electronic structure of the oxide thin film. Ar GCIB sputtering without sample rotation also affected the electronic structure of the oxide thin film. However, Ar GCIB sputtering during sample rotation did not exhibit any significant transition of the electronic structure of the $Ta_2O_5$ thin films. Our results showed that Ar GCIB can be useful for potential applications of oxide materials with sample rotation.

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