RF-magnetron sputtering 기법을 이용한 박막형 강유전체의 특성평가

소개글

이번 실험에서는 유전특성을 가지는 강유전체를 MF Magnetron Sputtering 장치를 이용하여 박막으로 증착시킨 후, 그 증착시킨 박막의 아르곤과 산소 분압비에 대한 특성에 대해서 알아보려 하였다. 그리고 박막 증착시에 Si-SiO2-Ti-Pt-TiO2-PLZT-Pt 순으로 증착하였는데 이것으로 어떤 전자소자를 만드는 것이 아니라 PLZT의 특성을 알아보기 위하여 이렇게 증착시킨 것이다. Si 기판 위에 SiO2는 절연체 역할과 산소가 Si로 침투하는 것을 막아주는 역할을 하며 Ti는 SiO2와 Pt를 바로 접착시키기 힘들므로(격자상수 차이가 큼) 중간격자, 즉 접착제 역할을 하는 것이다. 그리고 Pt는 전극으로 사용되어 진다. 우선 FRAM의 경우 강유전성 박막은 우수한 피로특성을 가져야 하며 장시간 분극상태가 안정해야 한다. 또한 DRAM의로의 응용분야에 있어서 높은 누설전류는 저장된 메모리의 손실과 잦은 refreshing, 전력손실 등을 의미하므로 가능한 누설전류를 낮게 하는 것이 필요하다. 또한, 전하의 저장은 음전계 및 양전계에 대하여 모두 이루어지므로, 양전에 및 음전계 모두에 대해 대칭형의 누설전류 특성을 갖는 것이 바람직 할 것으로 보인다.

목차

박막 제조 공정
● Pump 의 종류
① Mechanical pump
② Diffusion pump
이 외의 PUMP
① Turbomolecular pump
puttering의 종류
① DC sputtering

본문내용

● 유전체란 어떤 전기장에 물체를 놓았을 경우 중성이던 물질이 전기장에 반응하여 물체 표면에 전하 (電荷)가 유기되는 물질을 통칭하는 말이다. 여기서 전하(Electric charge)란 모든 전기현상의 근원이 되는 실체를 말하며, 이 전하는 기본전하량 e, 1.6021×10-19C의 값을 가지고 있다. 전하의 분포상태가 변하지 않을 때가 정전하(靜電荷)이며, 전하의 분포에 따라 전하가 이동하는 현상이 전류이다.
● 강유전체란?
○ 강유전체는 전기적으로는 절연체인 유전체의 일종으로서, 특수한 물리적 성질을 가진 물질이다. 유전체 중에서 자발분극을 가지는 물질은 많지만 전기장으로 분극의 방향을 바꿀 수 없으면 이는 강유전체라고 할 수 없다. 강유전체는 퀴리온도에서 상전이현상을 보이는데, 상전이온도 아래에서는 전기 쌍극자끼리의 상호작용을 통해 자발분극이 특정한 방향으로 배열하고 있다가 그 온도 이상에서는 열적 요동에 의해 자발분극을 잃게 되는 현상이 나타난다.
∙ 강유전체(ferroelectrics)는 1920년 로쉘 염이라는 물질에서 처음 그 성실이 발견되어 알려지게 된 물질로서, 1935년에서 1938년 사이에 KDP 계열의 단결정들이 성장되면서 많은 연구가 시작되었다. 이들 물질들의 특징적인 물성은 자발분극(spontaneous polarization)을 가지고 있을 뿐만 아니라 이 자발분극이 전기장에 의해 역전(polarization reversal)되는 현상을 보이는 것이다. 유전체 중에서 자발분극을 가지는 물질은 많지만 전기장으로 분극의 방향을 바꿀 수 없으면 이는 강유전체라고 할 수 없다. 강유전체는 특정한 온도에서 상전이 현상을 보이는데, 상전이 온도 아래에서는 전기 쌍극자끼리의 상호작용을 통해 자발 분극이 특정한 방향으로 배열하고 있다가, 그 온도 이상에서는 열적 요동에 의해 자발 분극을 잃게 되는 현상을 보인다. 일반적으로 이 온도를 큐리 온도 (Curie temperature)라고 한다. 큐리 온도 아래에서는 자발 분극이 일정한 방향으로 배열을 하게 되지만, 소위 구역(domain)이라는 것이 함께 형성되게 된다.

참고 자료

● 한국 세라믹 학회지 1990년 27권 1호
● 한국 세라믹 학화지 2003년 40권 1호
● 물리학과 첨단세계 2005년 10월