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문제 정의
- 본 연구에서는 강한 산화저항성을 갖는 NiCr 합금分 을 PZT 박막을 위한 상부 전극으로서 제안하였다. NiCr 합금은 (Ba, Sr)TiO3(BST)와 TazQ와 같은 강유전체 박막을 위한 하부 전극으로 연구되었다.
제안 방법
- Chemical solution deposition 방법을 이용하여 Pt/Ti/ SiO2/Si 기판 위에 증착한 PZT 박막의 특성을 평가하기 위하여 Ni 80 W와 Cr 50W에서 상부 전극 크기 2.50 X 10-4cm2 크기로 NiCr의 두께에 따라 PZT 박막의 특성을 평가하였다.
- NiCr 박막을 적외선 센서를 위하여 PZT 박막의 상부 전극 및 흡수층으로서 동시에 적용하기 위하여 rf magnetron sputtering으로 제조하였다. Cr의 증착 power 에 따라 제조된 NiCr박막은 NiCr외에 다른 상이 없는 단일상을 얻을 수 있었다.
- 표면 거칠기는 원자 탐침 현미경 (Atomic Force Microscopy (AFM) Autoprobe CP research, Park Scientific)을 이용하였고, 결정 구조 및 결정성은 X선 회 절법 (X-ray Diffraction Patterns (XRD), Rigaku D/MAX-RC)으로 판명하였다. NiCr 박막의 깊이에 따른 조성 분포는 (Auger Electron Spectroscopy (AES), VG Scientific Microlab 310-D, UK)를 이용하여 확인하였다. 전극의 비저항은 4단자법 (four point probe, CMT-SR 1000)을 이용하였다.
- NiCr 전극을 Ni과 Cr multi-targ하을 이용하여 rf magnetron sputtering에 의해 Si 기판 위에 증착하여 전극으로서의 특성을 평가하고, PMZrmTiojKh의 강유전성을 평가하기 위해 PZT/P/Ti/SiCVSi 기판 위에 상부 전극으로 형성하였다. Ni증착을 위한 power는 80 W로 고정시켰고 Cr 증착을 위한 power는 0에서 60W까지 변화시키면서 NiCr 박막의 물리적 및 전기적 성질을 조사하였다.
- 전극의 비저항은 4단자법 (four point probe, CMT-SR 1000)을 이용하였다. NiCr/PZT/Pt 캐패시터 구조의 강유전성 분석은 RT66A (Radient Technology)을 이용하여 분석하였다. PZT 박막의 전기적 성질의 측정을 위해서 상부 전극은 lift-off photolithography 공정을 통하여 상부 전극(500 x 500 如?)을 형성하였고, 상부 전극의 열처리는 500°C 산소 분위기에서 5분 동안 수행하였다.
- NiCr 전극을 Ni과 Cr multi-targ하을 이용하여 rf magnetron sputtering에 의해 Si 기판 위에 증착하여 전극으로서의 특성을 평가하고, PMZrmTiojKh의 강유전성을 평가하기 위해 PZT/P/Ti/SiCVSi 기판 위에 상부 전극으로 형성하였다. Ni증착을 위한 power는 80 W로 고정시켰고 Cr 증착을 위한 power는 0에서 60W까지 변화시키면서 NiCr 박막의 물리적 및 전기적 성질을 조사하였다. NiCr 전극 및 PZT를 위한 자세한 증착 조건을 Table 1에 요약하였다.
- NiCr/PZT/Pt 캐패시터 구조의 강유전성 분석은 RT66A (Radient Technology)을 이용하여 분석하였다. PZT 박막의 전기적 성질의 측정을 위해서 상부 전극은 lift-off photolithography 공정을 통하여 상부 전극(500 x 500 如?)을 형성하였고, 상부 전극의 열처리는 500°C 산소 분위기에서 5분 동안 수행하였다.
- NiCr 합금은 (Ba, Sr)TiO3(BST)와 TazQ와 같은 강유전체 박막을 위한 하부 전극으로 연구되었다.皿적외선 센서를 위한 PZT 박막에서 상부 전극으로서의 특성을 평가하기 위하여 Si 기판 위에 NiCr 박막을 산소 분위기에서 열처리하여 미세구조 및 비저항 등에 관하여 조사하였다. PZT 박막의 강유전성을 측정하기 위해 lift-off photoHthography 방법을 이용하여 상부 전극 NiCr을 형성하고, 형성된 구조는 500°C 산소 분위기에서 열처리 하였다.
- 그러나 박막내에 형성이 가능한 Cr 혹은 Ni의 peak은 발견할 수 없었다. 이렇게 형성된 NiCr 박막을 600°C 산소 분위기에서 5분 동안 열처리를 통하여 산화저항성을 살펴보았다. 이 결과는 Fig.
- NiCr 전극 및 PZT를 위한 자세한 증착 조건을 Table 1에 요약하였다. 증착된 박막의 두께 및 표면형상 은 주사 전자현미경 (Scanning Electron Microscopy (SEM), AKASHI DS-130C)을 이용하여 결정하였다. 표면 거칠기는 원자 탐침 현미경 (Atomic Force Microscopy (AFM) Autoprobe CP research, Park Scientific)을 이용하였고, 결정 구조 및 결정성은 X선 회 절법 (X-ray Diffraction Patterns (XRD), Rigaku D/MAX-RC)으로 판명하였다.
이론/모형
- 皿적외선 센서를 위한 PZT 박막에서 상부 전극으로서의 특성을 평가하기 위하여 Si 기판 위에 NiCr 박막을 산소 분위기에서 열처리하여 미세구조 및 비저항 등에 관하여 조사하였다. PZT 박막의 강유전성을 측정하기 위해 lift-off photoHthography 방법을 이용하여 상부 전극 NiCr을 형성하고, 형성된 구조는 500°C 산소 분위기에서 열처리 하였다.
- NiCr 박막의 깊이에 따른 조성 분포는 (Auger Electron Spectroscopy (AES), VG Scientific Microlab 310-D, UK)를 이용하여 확인하였다. 전극의 비저항은 4단자법 (four point probe, CMT-SR 1000)을 이용하였다. NiCr/PZT/Pt 캐패시터 구조의 강유전성 분석은 RT66A (Radient Technology)을 이용하여 분석하였다.
- 증착된 박막의 두께 및 표면형상 은 주사 전자현미경 (Scanning Electron Microscopy (SEM), AKASHI DS-130C)을 이용하여 결정하였다. 표면 거칠기는 원자 탐침 현미경 (Atomic Force Microscopy (AFM) Autoprobe CP research, Park Scientific)을 이용하였고, 결정 구조 및 결정성은 X선 회 절법 (X-ray Diffraction Patterns (XRD), Rigaku D/MAX-RC)으로 판명하였다. NiCr 박막의 깊이에 따른 조성 분포는 (Auger Electron Spectroscopy (AES), VG Scientific Microlab 310-D, UK)를 이용하여 확인하였다.
성능/효과
- 이것은 Cr 증착power가 40 W 이상에서는 NiCr 박막이 탁월한 산화 저항성을 나타내는 것을 의미한다. 거칠기와 비저항의 결과로부터 Cr 증착power가 50 W의 경우가 다른 조건에 비해 가장 안정한 상태를 나타내었고 그때의 값은 각각 약 20A과 70"2-cm이었다.
- 그러나 Fig. 2(b)에 나타낸 것처럼 열처리한 후 박막은 Ni의 경우 X 선 회절 패턴에서 보인 것처럼 완전히 산화되어 NiO를 형성한 것으로 보이고 40W 이상 Cr power가 증가함에 따라 열처리 전후의 형상은 거의 변화가 없었다. 단지 Cr 30 W 에서는 부피가 상당히 많이 증가를 하였다.
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