솔 - 젤 법을 이용한 Pb(Zr, Ti)O₃ 박막의 성장 및 전기적 특성에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

MEMS 소자 제작을 위하여 압전체로서 Pb(Zr,Ti)O₃ (以下 PZT)박막 및 전극물질로 전도성 산화물인(La,Sr)CoO₃ (以下 LSCO) 박막을 솜-젤 법으로 제작하였다. 실리카 후막과 PZT 박막의 접착성의 개선을 위해, 그리고 하부 전극으로 사용된 LSCO 박막은 물을 용매로 제작된 용액을 이용하여 제작되었으며 실리카와의 계면상태 향상을 위하여 고분자 계통의 첨가제인 poly vinyl alcohol(PVA)를 첨가하였다. PZT 박막에 사용된 용액은 보다 용이한 후막화를 위하여 높은 점성과 끓는점을 가지는 1,3-propanediol을 용매로 사용하였으며 출발물질의 합성에 있어서 반응성은 높지만 안정성이 약한 propoxide 계열의 특성을 보완하기 위하여 안정성이 높은 특성을 가지는 acetylacetone으로 부분치환을 시켜 제조하였다. 제조된 용액으로 스핀코팅 및 열처리를 통하여 박막을 성장시켰으며 약 0.8~1 ㎛ 두께의 균열이 없는 PZT 박막을 LSCO/SiO₂상에서 성장시킬 수 있었다. PZT 박막의 유전상수 및 유전손실 값은 각각 900~1200, 2~5%이었으며 Mach-Zehnder interferometer를 통해서 측정된 d₃₃ 압전상수는 100 kV/㎝의 전기장 하에서 200 pm/V이었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Pb(Zr_(0.52)Ti_(0.48))O₃ (PZT) thick films as an actuating material with conducting oxides, (La_(0.5)Sr_(0.5)) CoO₃ (LSCO), have been fabricated by sol-gel method for Optical Micro-Electro-Mechanical System(MEMS) devices, in which PZT/LSCO/SiO₂ structures were used. In order to improve the adhesion between the silica and electrode, conducting oxides (LSCO) was used. Poly vinyl alcohol (PVA) was added to LSCO solution in order to enhance the wetting behavior of a water-based LSCO precursor solution and further to improve the adhesion between LSCO and SiO₂ layers. PZT films were made using 1-3 propanediol based precursor solution which has a high viscosity and a boiling point appropriate for thick film fabrication. In the precursor solution, Ti-propoxide and Zr-propoxide are partially substituted with acetylacetone to achieve the solution stability while maintaining reactivity. Crack free PZT films (0.8~1㎛) have been successfully fabricated at crystallization temperatures above 700℃. Dielectric constants and dielectric losses of the PZT films were 900~1200 and 2~5%, respectively. Piezoelectric properties of PZT films were measured by modified Mach Zehnder interferometer. Piezoelectric constant d₃₃ of the PZT films constrained by a substrate were 200 pm/V at 100 kV/㎝.

목차 (Table of Contents)

• 요약
  
• Abstract
  
• 1. 서론
  
• 2. 실험 방법
  
• 3. 결과 및 고찰
  
• 4. 결론
  
• 감사의 글
  
• 참고문헌