[학위논문]Polyvinylidene fluoride (PVDF)을 이용한 metal-ferroelectric-semiconductor 구조의 제작 및 전기적 특성 평가 : Electrical properties of metal-ferroelectric-semiconductor structures based on ferroelectric polyvinylidene fluoride(PVDF)원문보기
본 논문에서는 대표적인 강유전체 폴리머인 polyvinylidene fluoride (PVDF)을 이용해서 MFS(metal-ferroelectric-semiconductor) 구조를 제작하였다. MFS(Au/PDVF(1,3,5 and 7wt%)si) 구조를 만들고 그것의 전기적 특성을 측정함으로써 MFS-FET 그리고 더 나아가 FeRAM으로의 응용 가능성을 살펴보았다.
먼저 PVDF를 dimethylformamide(DMF)에 녹여 PVDF 졸-겔 용액을 1,3,5,7 et%로 만들었다. 강유전 특성을 나타내는 β상을 형성하기 위해 졸겔 방법을 이용해 PVDF ...
본 논문에서는 대표적인 강유전체 폴리머인 polyvinylidene fluoride (PVDF)을 이용해서 MFS(metal-ferroelectric-semiconductor) 구조를 제작하였다. MFS(Au/PDVF(1,3,5 and 7wt%)si) 구조를 만들고 그것의 전기적 특성을 측정함으로써 MFS-FET 그리고 더 나아가 FeRAM으로의 응용 가능성을 살펴보았다.
먼저 PVDF를 dimethylformamide(DMF)에 녹여 PVDF 졸-겔 용액을 1,3,5,7 et%로 만들었다. 강유전 특성을 나타내는 β상을 형성하기 위해 졸겔 방법을 이용해 PVDF 박막을 스핀코팅으로 형성하고 160℃ 핫플레이트 위에서 에서 드라이를 하였다. 캐패시터 구조를 만들기 위해 상부와 하부전극으로는 Au가 사용되었다. 강유전 메모리(FeRAM)로 응용 가능성을 가늠하기 위해 만들어진 MFS구조의 전기적 특성을 평가하였다. 전기적 특성으로는 C-V(Capacitance Voltage)를 측정하였다.
MFS구조의 C-V 측정 결과를 살펴보면, 1, 3, 5, 7 wt%의 PVDF 박막 샘플 모두 4V sweep 전압을 가한 결과 히스테리시스 류프가 시계방향으로 그려졌다. 그리고 전압의 크기에 따라 메모리 윈도우가 점점 커졌다. 샘플 1, 3, 5, 7 wt%에 따라 각각 약 1.5V, 1.5V, 1.8V, 1.8V까지의 메모리 윈도우가 나타났고 4V의 낮은 전압에서 동작되었다. 이는 기존 논문에서의 동작전압보다 낮은 것이다.
다음으로는 PVDF의 표면 상태를 보기위해 AFM(atomic force microscope)을 사용했다. 5wt% 와 7 wt% 샘플에서 나무의 잎줄기처럼 생긴 Crystalline Lamellae가 형성되어있었으며 작은 갈라진 틈들이 관찰되었다.
이와 같은 결과들로 PVDF를 이용한 MFS 캐퍼시터 구조의 FeRAM으로의 응용가능성을 볼 수 있었다. 하지만 FeRAM으로 응용하기 위해선 전류전압특성, PVDF의 분극 값 측정 등의 결과가 더 필요하다.
본 논문에서는 대표적인 강유전체 폴리머인 polyvinylidene fluoride (PVDF)을 이용해서 MFS(metal-ferroelectric-semiconductor) 구조를 제작하였다. MFS(Au/PDVF(1,3,5 and 7wt%)si) 구조를 만들고 그것의 전기적 특성을 측정함으로써 MFS-FET 그리고 더 나아가 FeRAM으로의 응용 가능성을 살펴보았다.
먼저 PVDF를 dimethylformamide(DMF)에 녹여 PVDF 졸-겔 용액을 1,3,5,7 et%로 만들었다. 강유전 특성을 나타내는 β상을 형성하기 위해 졸겔 방법을 이용해 PVDF 박막을 스핀코팅으로 형성하고 160℃ 핫플레이트 위에서 에서 드라이를 하였다. 캐패시터 구조를 만들기 위해 상부와 하부전극으로는 Au가 사용되었다. 강유전 메모리(FeRAM)로 응용 가능성을 가늠하기 위해 만들어진 MFS구조의 전기적 특성을 평가하였다. 전기적 특성으로는 C-V(Capacitance Voltage)를 측정하였다.
MFS구조의 C-V 측정 결과를 살펴보면, 1, 3, 5, 7 wt%의 PVDF 박막 샘플 모두 4V sweep 전압을 가한 결과 히스테리시스 류프가 시계방향으로 그려졌다. 그리고 전압의 크기에 따라 메모리 윈도우가 점점 커졌다. 샘플 1, 3, 5, 7 wt%에 따라 각각 약 1.5V, 1.5V, 1.8V, 1.8V까지의 메모리 윈도우가 나타났고 4V의 낮은 전압에서 동작되었다. 이는 기존 논문에서의 동작전압보다 낮은 것이다.
다음으로는 PVDF의 표면 상태를 보기위해 AFM(atomic force microscope)을 사용했다. 5wt% 와 7 wt% 샘플에서 나무의 잎줄기처럼 생긴 Crystalline Lamellae가 형성되어있었으며 작은 갈라진 틈들이 관찰되었다.
이와 같은 결과들로 PVDF를 이용한 MFS 캐퍼시터 구조의 FeRAM으로의 응용가능성을 볼 수 있었다. 하지만 FeRAM으로 응용하기 위해선 전류전압특성, PVDF의 분극 값 측정 등의 결과가 더 필요하다.
In this paper, we attempt to apply PVDF(polyvinylidene fluoride), which is a representative ferroelectric polymer, to MFS(metal ferroelectric semiconductor) structures. MFS(Au/PVDF(1, 3, 5 and 7 wt%)/Si) structures were made and their electrical characteristics was measured. The PVDF thin film is pr...
In this paper, we attempt to apply PVDF(polyvinylidene fluoride), which is a representative ferroelectric polymer, to MFS(metal ferroelectric semiconductor) structures. MFS(Au/PVDF(1, 3, 5 and 7 wt%)/Si) structures were made and their electrical characteristics was measured. The PVDF thin film is prepared by sol-gel method and their ferroelectric properties are studied to examine the possibility of the application to the ferroelectric random access memory. PVDF pellets were solved in dimethylformamide(DMF) to make 1, 3, 5 and 7wt% PVDF sol-gel solution. PVDF 1, 3, 5 and 7wt% solution were spin-coated on P-type silicon(100) and dried on hot plate in air at 160℃. In order to characterize the electrical properties, MFS structures were produced by evaporation of Au electrodes. The C-V(capacitance-voltage) measurements showed that the C-V plot show hysteresis loop with clockwise which indicate the ferroelectric behavior of the PVDF film with β phase. It also revealed that the Au/PVDF/Si structures with 1, 3, 5 and 7 wt% films, the memory window widths were about 1.5V, 1.5V, 1.8V and 1.8V for the bias voltage sweep of 4V, respectively. The memory window width gradually increases with the applied voltage and saturate at the higher than 4V. Also, we observed the surface of PVDF thin films with AFM(atomic force microscope). A crystalline lamella and the lamellae like leaves of tree with a little crevice were observed in 7 wt% and 5 wt%, respectively. With those results above, we concluded that MFS capacitor structures using PVDF ferroelectric layer have potential of applicability to FeRAM if more electrical properties are satisfied such as I-V, remanent polarization value.
In this paper, we attempt to apply PVDF(polyvinylidene fluoride), which is a representative ferroelectric polymer, to MFS(metal ferroelectric semiconductor) structures. MFS(Au/PVDF(1, 3, 5 and 7 wt%)/Si) structures were made and their electrical characteristics was measured. The PVDF thin film is prepared by sol-gel method and their ferroelectric properties are studied to examine the possibility of the application to the ferroelectric random access memory. PVDF pellets were solved in dimethylformamide(DMF) to make 1, 3, 5 and 7wt% PVDF sol-gel solution. PVDF 1, 3, 5 and 7wt% solution were spin-coated on P-type silicon(100) and dried on hot plate in air at 160℃. In order to characterize the electrical properties, MFS structures were produced by evaporation of Au electrodes. The C-V(capacitance-voltage) measurements showed that the C-V plot show hysteresis loop with clockwise which indicate the ferroelectric behavior of the PVDF film with β phase. It also revealed that the Au/PVDF/Si structures with 1, 3, 5 and 7 wt% films, the memory window widths were about 1.5V, 1.5V, 1.8V and 1.8V for the bias voltage sweep of 4V, respectively. The memory window width gradually increases with the applied voltage and saturate at the higher than 4V. Also, we observed the surface of PVDF thin films with AFM(atomic force microscope). A crystalline lamella and the lamellae like leaves of tree with a little crevice were observed in 7 wt% and 5 wt%, respectively. With those results above, we concluded that MFS capacitor structures using PVDF ferroelectric layer have potential of applicability to FeRAM if more electrical properties are satisfied such as I-V, remanent polarization value.
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