• 제목/요약/키워드: ferroelectric thin film

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Fabrication and Characterization of Tunable Bandpass Filter using BST Thin Films

  • Kim, Il-Doo;Kim, Duk-Su;Park, Kyu-Sung;Kim, Ho-Gi
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2002년도 하계학술대회 논문집 Vol.3 No.2
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    • pp.581-584
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    • 2002
  • In this work, a CPW resonator was designed and fabricated to investigate the basic microwave properties, such as effective dielectric constant, of BST thin films. Their properties were used as basic data to simulate and design CPW tunable bandpass filter. We also report on gold/$Ba_{0.5}Sr_{0.5}TiO_3$(BST) ferroelectric thin film C-band tunable bandpass filters(BPFs) designed and fabricated on magnesium oxide substrates using CPW structure. The 2 pole filter was designed for a center frequency of 5.88 GHz with a bandwidth of 9 %. The BST based CPW filter offers a high sensitivity parameter as well as a low loss parameter. The tuning range for the bandpass filter with CPW structure was determined to be 170 MHz.

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Ru/RuO2전극에 성장한 PZT 박막의 특성에 관한 연구 (Properties of PZI Thin film on the Ru/RuO2 Electrode)

  • 강현일;최장현;박영;송준태
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제15권10호
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    • pp.865-869
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    • 2002
  • The structural and electrical properties of PZT (lead zirconate titante) thin films grown on Pt (platinum) and Ru/Ru $O_2$(ruthenium/ruthenium oxide) electrodes were investigated. Thin films of PZT were deposited on a variety of electrodes using the rf-magnetron sputtering process. PZT films exhibited polycrystalline structure with strong PZT (100) plane and weak (211) plane for an optimizied Pt electrode and (100), (101), (111), (200), (210), (211) planes for Ru/Ru $O_2$. Switching polarization versus fatigue characteristic of Pt/Ti electrodes showed 20% degradation up to 1 $\times$ 10$_{9}$ cycles. No significant fatigue was observed in the films on Ru/Ru $O_2$ electrodes up to Ix109 test cycles. The results show that the new Ru/Ru $O_2$ bottom electrodes are expected to reduce the degradation of ferroelectric fatigue.

졸-겔법에 의한 $(Pb_{0.9}Ca_{0.1})TiO_3$ 박막의 강유전 특성 (Ferroelectric Properties of $(Pb_{0.9}Ca_{0.1})TiO_3$ Thin Films by Sol-Gel Processing)

  • 김행구;정수태;이종헌
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제11권2호
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    • pp.138-145
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    • 1998
  • The $(Pb_{0.9}Ca_{0.1})TiO_3$[PCT] thin films have been deposited by sol-gel processing on Si-wafer and ITO glass substrates. The creak-free films have been obtained by rapid thermal annealing at $700^{\circ}C$ for 10 minute and characterized by XRD, SEM and electrical measurements. Their tetragonality c/a was 1.041 and grain size was $0.15{\sim}0.2{\mu}m$. When the electrode system of sample was Au/PCT/ITO(MFM) and film thickness was $0.8{\mu}m$, dielectric constant, dielectric loss and Curie temperature were about 149, 0.085 and $449^{\circ}C$ at 10kHz, respectively. Spontaneous polarization $P_s$, remnant polarization $P_r$ and coercive field $E_c$ were about $5.29{\mu}C/cm^2$, $4.15{\mu}C/cm^2$ and 82kV/cm calculated by hysteresis loop.

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$(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ 박막의 La 치환량에 따른 특성 (Characteristics of $(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ thin films as a function of La content)

  • 정낙원;이성환;이동영;김동훈
    • Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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    • 제30권8호
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    • pp.894-900
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    • 2006
  • The electrical characteristics associated with crystal structure changes as a function of La content for $(Pb_{1-x}La_x)(Zr_{0.5}Ti_{0.5})O_3$ thin films were investigated for applications in memory capacitors. Tetragonality of PLZT films decreased with increasing La content. Thin films with La $\geq$ 20 mol% were found to be cubic. Films with La $\geq$ 12 mol% exhibited broader dielectric peaks compared to those of bulk ceramics and behaved as relaxer ferroelectrics. Tetragonal PLZT film with 12 mol% La had a dielectric constant maximum of 1330 at room temperature and a charge storage density of ${\sim}18{\mu}C/cm^2$ at 5 V. Decrease in coercive field and remnant polarization with increase in La content were resulting from less dipolar response caused by the decreased crystal anisotropy. The leakage current densities $<10^{-8}A/cm^2$ up to 5 V bias voltage were observed for the films with La $\geq$ 14 mol%.

졸-겔법에 의한 강유전 BST 박막의 제조 및 특성(II) - 초음파의 효과 (Fabrication and Properties of ferroelectric BST thin films prepared by sol-gel method (II) - effect of ultrasound on properties of thin film)

  • 이진홍;박병옥;이승엽
    • 한국결정성장학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.252-258
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    • 2001
  • ($Ba_{0.7}Sr_{0.3})TiO_3$박막을 ITO-coated glass 기판위에 spin-coating법으로 제조하였다. 제조된 용액을 초음파 bath 내에서 초음파 처리하여 균일화를 촉진시킨 후 박막을 제조하여 초음파 처리하지 않은 용액으로 제조한 박막과의 비교를 통하여 초음파 효과를 알아보았다. 용액의 초음파 처리로 박막의 결정화 온도를 다소 낮추었으며 박막의 표면이 보다 균일하고 치밀화되었고 거칠기도 8.4nm에서 5.6nm로 더 낮아졌다. 그리고 박막의 투광성 및 전기적 특성 또한 용액의 초음파 처리로 인하여 향상되었다.

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The Electric Conductivity $SrBi_2Ta_2O_9$ Capacitors using Rf Magnetron Sputtering Technique

  • Cho, C.N.;Shin, C.G.;Song, M.J.;Choi, W.S.;Park, G.H.;So, B.M.;Kim, C.H.
    • 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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    • 한국전기전자재료학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.3-5
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    • 2008
  • The $SrBi_2Ta_2O_9$ thin films are deposited on Pt-coated electrode(Pt/$TiO_2/SiO_2$/Si) using RF magnetron sputtering method. The ferroelectric properties of SBT capacitors with annealing temperatures were studied. Through the x-ray diffraction analysis and the scanning electron microscopy (SEM), it could be observed that crystallization of the SBT thin film started around $650^{\circ}C$ and complete crystallization was accomplished around $750^{\circ}C$ and grains grew from a small spheric form to rod-like. For the leakage current density of the SBT capacitor depending upon various annealing atmospheres, capacitor annealed in the oxygen atmosphere showed the most excellent characteristic, and they were respectively about $2.13\times10^{-9}[A/cm^2]$ at 5V and 340.

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UV 노광과 RTA 공정의 도입이 Sol-Gel 법으로 제조한 강유전성 Sr0.9Bi2.1Ta1.8Nb0.2O9 박막의 결정성 및 유전/전기적 특성에 미치는 영향 (Effects of the Introduction of UV Irradiation and Rapid Thermal Annealing Process to Sol-Gel Method Derived Ferroelectric Sr0.9Bi2.1Ta1.8Nb0.2O9 Thin Films on Crystallization and Dielectric/Electrical Properties)

  • 김영준;강동균;김병호
    • 한국전기전자재료학회논문지
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    • 제17권1호
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    • pp.7-15
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    • 2004
  • The ferroelectric SBT thin films as a material of capacitors for non-volatile FRAMs have some problems that its remanent polarization value is relatively low and the crystallization temperature is quite high abovc 80$0^{\circ}C$. Therefore, in this paper, SBTN solution with S $r_{0.9}$B $i_{2.1}$T $a_{1.8}$N $b_{0.2}$$O_{9}$ composition was synthesized by sol-gel method. Sr(O $C_2$ $H_{5}$)$_2$, Bi(TMHD)$_3$, Ta(O $C_2$ $H_{5}$)$_{5}$and Nb(O $C_2$ $H_{5}$)$_{5}$ were used as precursors, which were dissolved in 2-methoxyethanol. SBTN thin films with 200 nm thickness were deposited on Pt/Ti $O_2$/ $SiO_2$/Si substrates by spin-coating. UV-irradiation in a power of 200 W for 10 min and rapid thermal annealing in a 5-Torr-oxygen ambient at 76$0^{\circ}C$ for 60 sec were used to promote crystallization. The films were well crystallized and fine-grained after annealing at $650^{\circ}C$ in oxygen ambient. The electrical characteristics of 2Pr=11.94 $\mu$C/$\textrm{cm}^2$, Ps+/Pr+=0.54 at the applied voltage of 5 V were obtained for a 200-nm-thick SBTN films. This results show that 2Pr values of the UV irradiated and rapid thermal annealed SBTN thin films at the applied voltage of 5 V were about 57% higher than those of no additional processed SBTN thin films. thin films.lms.s.s.

화학 기상 증착법으로 제조한 ReMnO3(Re:Y, Ho, Er) 박막의 전기적 특성 (Electrical Properties of ReMnO3(Re:Y, Ho, Er) Thin Film Prepared by MOCVD Method)

  • 김응수;채정훈;강승구
    • 한국세라믹학회지
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    • 제39권12호
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    • pp.1128-1132
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    • 2002
  • MFS-FET(Metal-Ferroelectric-Semiconductor Field Effect Transistor) 구조의 비휘발성 기억소자용 $ReMnO_3$(Re:Y, Ho, Er) 박막을 금속 유기 화학 기상 증착법(MOCVD)으로 증착하였다. $ReMnO_3$ 박막을 Si(100) 기판 위에 700${\circ}C$-2시간 증착 시켜 결정화를 위해 대기 중에서 900${\circ}C$-1시간 열처리 시 육방정계(hexagonal) 단일상의 $ReMnO_3$ 박막을 형성하였다. 육방정계 단일상 구조에서 $ReMnO_3$ 박막의 강유전 특성은 c-축 배향성에 의존하였으며, c-축 배향성이 우수한 $YMnO_3$ 박막의 잔류 분극(Pr) 값은 105 nC/$cm^2$로 가장 우수하였다. 또한 누설 전류 밀도(leakage current density) 값은 미세구조의 결정립 크기에 의존하였으며, 결정립 크기가 100∼150 nm인 $YMnO_3$ 박막의 누설 전류 밀도 값은 인가전압 0.5 V에서 $10^{-8}$ A/$cm^2$을 나타내었다.

Seed-layer 공정을 이용한 Ba0.66Sr0.34TiO3박막의 제조 및 전기적 특성 연구 (Electrical Properties of Ba0.66Sr0.34TiO3 Thin Films Fabricated by a Seed-layer Process)

  • 최덕영;박철호;손영국
    • 한국세라믹학회지
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    • 제40권2호
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    • pp.198-205
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    • 2003
  • R.F. Magnetron Sputtering법을 이용하여 Pt/Ti/ $SiO_2$/Si기판 위에 seed-layers와 $Ba_{0.66}$S $r_{0.34}$Ti $O_3$박막을 제조하였다. 다양한 기판온도에 따른 BST 박막의 전기적인 특성(정전용량과 누설전류)과 seed-layer층이 BST 박막에 미치는 영향을 조사하였다. BST 박막은 seed-layer층을 삽입함으로써 박막의 결정성이 향상되었고, 박막의 기판온도(결정화온도)도 상당히 낮출 수 있었다. 순수한 BST에 비하여 seed-layer를 삽입한 BST는 높은 유전상수와 낮은 유전손실 및 낮은 누설전류를 가지는 우수한 전기적 특성을 나타내었다. BST 박막의 전기적 특성은 기판온도에 따라 영향을 받고, seed-layer에 의해 향상됨을 알 수 있었다.

강유전체를 게이트 절연층으로 한 수소화 된 비정질실리콘 박막 트랜지스터 (a-Si:H TFT Using Ferroelectrics as a Gate Insulator)

  • 허창우;윤호군;류광렬
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국해양정보통신학회 2003년도 추계종합학술대회
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    • pp.537-541
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    • 2003
  • 강유전체(SrTiO$_3$) 박막을 게이트 절연층으로 하여 수소화 된 비정질 실리콘 박막 트랜지스터를 유리 기판위에 제조하였다. 강유전체는 기존의 SiO$_2$, SiN 등과 같은 게이트 절연체에 비하여 유전특성이 매우 뛰어나 TFT의 ON 전류를 증가시키고 문턱전압을 낮추며 항복특성을 개선하여 준다. PECVD 에 의하여 증착된 a-Si:H 는 FTIR 측정 결과 2,000 $cm^{-}$1 과 635 $cm^{-}$l 및 876 cm-1 에서 흡수 밴드가 나타났으며, 2,000 $cm^{-1}$ / 과 635 $cm^{-1}$ / 은 SiH$_1$ 의 stretching 과 rocking 모드에 기인 한 것이며 876 $cm^{-1}$ / 의 weak 밴드는 SiH$_2$ vibration 모드에 의한 것이다. a-SiN:H 는 optical bandgap 이 2.61 eV 이고 굴절률은 1.8 - 2.0, 저항률은 $10^{11}$ - $10^{15}$ $\Omega$-cm 정도로 실험 조건에 따라 약간 다르게 나타난다. 강유전체(SrTiO$_3$) 박막의 유전상수는 60 - 100 정도이고 항복전계는 1MV/cm 이상으로 우수한 절연특성을 갖고 있다. 강유전체를 이용한 TFT 의 채널 길이는 8 - 20 $\mu$m, 채널 넓이는 80 - 200 $\mu$m 로서 드레인 전류가 게이트 전압 20V에서 3 $\mu$A 이고 Ion/Ioff 비는 $10^{5}$ - $10^{6}$, Vth 는 4 - 5 volts 이다.

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