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화학 기상 증착법으로 제조한 ReMnO<sub>3</sub>(Re:Y, Ho, Er) 박막의 전기적 특성
김응수,채정훈,강승구,Kim, Eung-Soo,Chae, Jung-Hoon,Kang, Seung-Gu 한국세라믹학회 2002 한국세라믹학회지 Vol.39 No.12
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. $ReMnO_3$(Re:Y, Ho, Er) thin films were prepared by MOCVD method available to non-volatile memory device with MFS-FET structure. $ReMnO_3$ thin films were deposited on the Si(100) substrate at 700${\circ}C$ for 2h. When the films were post-annealed at 900${\circ}C$ for 1h in air, the single phase of hexagonal $ReMnO_3$ thin films were detected. Ferroelectric properties of $ReMnO_3$ thin films were dependent on the degree of c-axis orientation in the single phase of hexagonal structure and remnant polarization (Pr) of $YMnO_3$ thin films with high degree of c-axis orientation was 105 nC/$cm^2$. Leakage current density was dependent on the grain size of microstructure and that of $YMnO_3$ thin films with grain size of 100∼150 nm was $10^{-8}$ A/$cm^2$ at applied voltage of 0.5 V.
ReMnO<sub>3</sub>(Re:Ho, Er) 박막의 강유전성에 미치는 열처리 공정의 영향
김응수,채정훈,Kim, Eung-Soo,Chae, Jung-Hoon 한국세라믹학회 2005 한국세라믹학회지 Vol.42 No.11
Ferroelectric $ReMnO_3$(Re:Ho, Er) thin films were deposited on Si(100) substrate by Metal-Organic Chemical Vapor Deposition (MOCVD). Crystallinity and electric properties of $ReMnO_3$(Re:Ho, Er) thin films were investigated as a function of thermal heat treatment process, CHP (Conventional Heat-treatment Process) and RTP (Rapid Thermal Process). $ReMnO_3$(Re:Ho, Er) thin films prepared by RTP showed higher c-axis preferred orientation and homogeneous surface roughness than those prepared by CHP. The remnant polarization of ferroelectric hysteresis loop of $ReMnO_3$(Re:Ho, Er) thin films was strongly dependent on the caxis preferred orientation of hexagonal single phase, and the leakage current characteristics of thin films were dependent on the homogeneity of grain size as well as surface roughness of thin films.
졸겔법으로 제조한 ErMnO<sub>3</sub> 박막의 강유전 특성
김유택,김응수,채정훈,류재호,Kim, Yoo-Taek,Kim, Eung-Soo,Chae, Jung-Hoon,Ryu, Jae-Ho 한국세라믹학회 2002 한국세라믹학회지 Vol.39 No.9
$Er(NO_3)_3{\codt}5H_2O,\;Mn(CH_3CO_2)_2{\cdot}4H_2O$를 출발원료로 사용하여 졸-겔 법으로 Si(100) 기판 위에 코팅된 $ErMnO_3$ 박막의 강유전 특성에 관하여 연구하였다. $ErMnO_3$ 박막은 800$^{\circ}C$에서 결정화가 시작되었으며, (001)로 우선 배향된 $ErMnO_3$ 박막을 얻을 수 있었다. 본 실험에서 800$^{\circ}C$에서 1 h 열처리하여 얻은 $ErMnO_3$ 박막은 1∼100 KHz의 주파수 범위에서 유전 상수(k)는 26, 유전 손실(tan ${\delta}$)은 0.032의 값을 나타내었으며, 이때 $ErMnO_3$ 박막의 입자 크기는 10∼30 nm이었다. 강유전 특성은 (001) 배향성이 증가할수록 잔류 분극 값이 증가하였으며, 800$^{\circ}C$에서 1시간 열처리하여 $ErMnO_3$ 박막의 잔류 분극 값($P_r$)은 400 nC/$cm^2$를 나타내었다. 또한 열처리 시간이 증가할수록 치밀하고 균일한 박막을 얻어 낮은 항전계 ($E_c$) 값을 가졌다. Ferroelectric properties of $ErMnO_3$ thin films deposited on Si(100) substrate using Sol-gel process with metal salts were investigated. $ErMnO_3$ thin films with a (001) preferred orientation were crystallized at 800$^{\circ}C$. The $ErMnO_3$ thin film post-annealed at 800$^{\circ}C$ for 1 h showed the dielectric constant(k) of 26 and the dielectric loss(tan ${\delta}$) of 0.032 at the frequency range from 1 to 100 KHz. The grain size of $ErMnO_3$ thin film post-annealed at 800 for 1 h was 10∼30 nm. The remanent polarization($P_r$) of the $ErMnO_3$ thin films increased with increasing (001) preferred orientation. The $ErMnO_3$ thin films post-annealed at 800$^{\circ}C$ for 1 h showed the remanent polarization($P_r$) of 400 nC/$cm^2$, with the increase of post-annealing time at 800$^{\circ}C$, the coercive field($E_c$) of thin films was lowered because the dense and homogeneous thin films were obtained.