| 학회 |
한국재료학회 |
| 학술대회 |
2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 |
10권 2호 |
| 발표분야 |
세라믹스 |
| 제목 |
PbZrO3/PbTiO3 산화물 인공격자의 전기적 특성 및 scanning force microscopy를 이용한 전기분극효과 연구 |
| 초록 |
최근 페로브스카이트 계열 산화물 인공격자의 연구가 산화물의 고기능화와 신기능 창출에 있어서 새로운 접근방법으로 현재 다양한 연구결과가 발표되고 있다. 서로 다른 기능의 산화물을 이용한 인공격자는 기존의 산화물의 물리적 한계를 극복하고, 다양한 산화물 전자소자의 소재로써 그 응용가치를 높이고 있다. 본 연구에서는 펄스레이져 증착법을 이용하여 산소분압 100 mTorr와 증착온도 500℃에서 LSCO/MgO 기판 위에 PbTiO3(PTO) 와 PbZrO3(PZO)을 주기적으로 적층하여 강유전체 산화물 인공격자를 형성하였다. 인공격자의 주기는 1~100 unitcell 까지 변화시켰다. X선 회절분석을 통하여 PZO/PTO 인공격자는 주기가 25 unit cell 이하의 적층구조에서 초격자의 형성으로 인한 위성피크가 관찰되었으며, 그 이하의 낮은 주기(1~10 unitcell)에서는 위성피크와 강한 (100)과 (200) 성장 거동을 보였다. 적층주기가 감소함에 따라 유전상수와 잔류분극값이 향상되었다. 유전상수는 1 unitcell 주기에서 800정도의 값을 보였고, 잔류분극값은 2 unitcell 주기에서 2Pr=38.7 μC/cm2 정도의 가장 큰 값을 나타냈다. Scanning force microscopy (SPM)을 이용하여 Pb(Zr0.5,Ti0.5)O3 (PZT)와 PZO/PTO 산화물 인공초격자의 grain size와 표면거칠기를 분석하였다. 기존의 PZT보다 PZO/PTO 인공격자는 작은 grain size와 약 1 nm 이하의 우수한 평탄도를 보였다. 또한 Kelvin force microscopy (KFM) 모드와 Piezoresponse force microscopy (PFM)을 이용하여 PZT와 PZO/PTO의 두께 변화에 따른 remannet polarization에 의한 surface potential 변화와 펄스전압과 시간에 따른 bit size를 관찰하였다. PZO/PTO 인공격자의 두께가 감소함에 따라 surface potential이 1009 mV에서 301 mV까지 감소하는 유한크기효과를 보였다. 하지만 기존의 PZT보다 동일한 두께에서 산화물 인공격자의 domain switching에 의한 surface potential 변화가 매우 크게 나타났다: PZT-50 nm: 450 mV, PZO/PTO-50 nm: 1009 mV. 펄스전압과 시간이 감소함에 따라 bit size는 감소하였으며, 적절한 펄스전압과 시간조절을 통하여 12 ~ 20 nm 정도의 매우 작은 bit를 형성시킬 수 있었다. |
| 저자 |
최택집1, 김진수2, 박배호2, 이봉기3, 신현정3, 이재찬1
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| 소속 |
1성균관대, 2건국대, 3국민대 |
| 키워드 |
산화물 인공격자; ferroelectric domain; scanning force microscopy
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