화학증착법에 의한 $PbTiO_3$박막의 제조와 반응변수들이 증착층의 특성과 전기 및 광학적 성질에 미치는 영향

Abstract

IV-3. 화학증착법을 이용하여 강유전체 재료인 Lead Titanate 박막을 제조하였다. IV-3-1. Substrate reaction Pbo와 모재인 티타늄과의 반응에서 Lead Titanate를 제조하여 다음 결과를 얻었다. 1. $PbTiO_3$ 증착층은 주상정 조직을 가지며 모재에 수직으로 성장한다. 2. $PbTiO_3$ 박막과 모재사이에 titanium dioxide의 interlayer가 형성되었다. 3. $PbTiO_3$의 유전상수와 유전손실은 박막두께에 관계없이 일정하며 양호한 성질을 나타낸다. VI-3. $Pb,\; Ti(C_2H_5O)_4,\; O_2$의 혼합 기체를 이용한 Lead Titanate의 화학 화학증착에서 증착층의 화학 조성을 AES 와 XPS 를 사용하여 얻어서 다음과 결론을 얻었다. (1)표준 시편을 사용하여 $PbTiO_3$ 증착층의 조성을 AES 와 XPS로 분석하였다.\\ Table.14 Comparison XPS and AES results for a sputter cleaned $PbTiO_3 sample. XPS was performed at the take-off angles $\varphi=45\,^\circ$ to the normal to the sample. \begin{center} \begin{tabular}{rrrr}\hline & $\underline{Pb(at.\%)}$ & $\underline{Ti(at.\%)}$ & $\underline{O(at.\%)}$\\ AES($\cos \varphi = 0.87$) & 20.4 & 19.5 & 60.1\\ XPS($\varphi\qquad = 45\,\^circ$) & 16.94 & 26.84 & 56.2 \\ \hline \end{tabular} \end{center} Deposition condition: deposition temperature, $750\,^\circ\!C;\; Ti(C_2H_5O)_4$ fraction, 0.15; $O_2$ partial pressure, 0.06 atm; total gas flow rate, 800 sccm \\ Table.15 Atomic compositions of the $PbTiO_3$ films for various deposition temperatures (by XPS)\\ \begin{center} \begin{tabular}{|r|rrrr} \hline & \multicolumn{4}{|c|} Various deposition temperature ($^\circ\!C$)\\ \hline & $\underline{600}$ & $\underline{650}$ & $\underline{700}$ & \underline{750}$\\ Pb(a.c) & 0.183 & 0.171 & 0.179 & 0.167\\ Ti(a.c) & 0.261 & 0.263 & 0.270 & 0.269 & O$\quad$(a.c) & 0.556 & 0.566 & 0.551 &0.564\\ \hline \end{tabular} \end{center} Table.16 Atomic compositions of the $PbTiO_3$ films for various $Ti(C_2H_5O)_4$ fractions(by XPS)\\ \begin{center} \begin{tabular}{|r|rrr} \hline & \multicolumn{3}{|c|} Various $Ti(C_2H_5O)_4$ fractions\\ \hline & $\underline{0.08}$ & $\underline{0.15}$ & $\underline{0.27}$ \\ Pb(a.c) & 0.115 & 0.103 & 0.112 \\ Ti(a.c) & 0.219 & 0.208 & 0.237 \\ O$\quad$(a.c) & 0.667 & 0.689 & 0.651\\ \hline \end{tabular} \end{center} (2) 반응기체유량 800sccm, $Ti(C_2H_5O)_4$ 분율0.15, $