Sol-Gel법으로 제조한 PZT박막의 강유전 특성에 관한 연구 = (A) Study on the Ferroelectric Properties of the PZT Thin Films by Sol-Gel Method

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 Pb(Zr_(X), Ti_(1-X))O_(3)(X=0.65, 0.52, 0.35,)박막을 Sol-Gel법을 이용하여 제작하였다. Pb가 10[mol.%]과잉으로 첨가된 Pb(Zr,Ti)O_(3)의 stock solution을 제조하였으며, 제조된 용액을 Pt/SiO_(2)/Si 기판위에 4000[rpm], 30[sec.]간 spin coating 하였다. 코팅된 시편을 hot-plate에서 400[℃], 10[min.] 건조하였으며 열처리 온도는 500∼800[℃]로 시간은 1∼60[min.]동안 변화시켰다. 소성 온도, 소성시간 및 조성에 따라 XRD 분석을 수행하여 박막의 결정화 조건을 모색하고, 전자현미경을 통하여 미세구조를 관찰하였다.
각 조성에서 700[℃], 1[hr] 열처리하였을 때 페로브스카이트상이 형성되었으며 유전상수와 유전손실은 PZT(52/48) 조성에서 2133, 2.2[%]를 각각 나타내었으며, 잔류분극, 항전계 및 스위칭전압은 PZT(65/35) 조성에서 각각 8.4[μC/㎠], 24.9[kV/cm], 2.4[V], 누설전류는 PZT(52/48) 조성에서 160[pA/㎠]를 나타내었다.
상부 전극(Au)을 증착하여 유전, 강유전 및 전기적 특성을 측정하여 기억소자용 캐패시터 재료로의 응용 가능성을 고찰하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this study, Pb(Zr_(X), Ti_(1-X))O_(3)(X=0.65, 0.52, 0.35) thin films were fabricated by Sol-Gel method. A stock solution with excess Pb 10[mol.%] of Pb(Zr_(X), Ti_(1-X)O_(3) was made and spin-coated on the Pt/SiO_(2)/Si substrate 4000[rpm], 30[sec.]. Coated specimens were dried on the hot-plate at 400[℃], 10[min.]. Anncaling temperature and time were 500∼800[℃] and 1∼60[min.]. To investigate crystallization condition, PZT thin films were analyzed with sintering temperature, time and composition by the XRD. The microstructure of this films were investigated by SEM.
The thin films sintered at 700[℃], 1[hr] were formed the perovskite phase. In the PZT(52/48) composition, dielectric constant and dielectric loss were 2133, 2.2[%], respectively, and in the PZT(65/35) composition, remanent polarization, coercive field and switching voltage were 8.4[μC/㎠], 24.9[kV/cm], 2.4[V], respectively, the leakage current was 160[pA/㎠] in the PZT(52/48) composition.
PZT thin films with top electrode[Au] were tested for dielectric, ferroelectric and electrical properties and evaluated the applicability of the memory devices capacitor.

목차 (Table of Contents)

• 차례 = iii
• 국문초록
• ABSTRACT
• 제1장 서론 = 1
• 제2장 이론 = 3
• 2-1 Sol-Gel Method = 3
• 2-2 PZT 세라믹스의 결정구조 = 5
• 2-3 PZT 세라믹스 박막의 메모리 소자로의 응용 = 6
• 제3장 실험 = 9
• 3-1 시편의 제조 = 9
• 3-1-1 Stock Solution의 제조 = 9
• 3-1-2 박막의 제작 = 11
• 3-2 측정 = 12
• 3-2-1 구조적 특성 = 12
• 3-2-2 강유전 특성 = 13
• 3-2-3 전기적 특성 = 15
• 제4장 결과 및 고찰 = 17
• 4-1 구조적 특성 = 17
• 4-2 강유전 특성 = 29
• 4-3 전기적 특성 = 38
• 제5장 결론 = 42
• 참고문헌 = 43