화학공학소재연구정보센터
Korean Journal of Materials Research, Vol.9, No.5, 484-490, May, 1999
졸-겔법에 의해 제작된 적외선 센서용 (Pb,La)TiO3 강유전체 박막의 특성
Properties of (Pb,La)Ti03 Ferroelectric Thin Films by Sol-Gel Method for the Infrared Sensors
초록
Pt/SiOz!Si의 기판위에 (Pb,La) TiO3 (PLT) 박막올 졸-겔 방법으로 제작하여 La 첨가량 및 후속열처리 옹도에 따른 결정학적, 전기적 특성을 조사하였다. 600 ℃ 이상의 옹도에서 열처리된 PLT 박막 시료의 경우 La 도핑량에 관계없이 전형척인 perovskite 결정구조를 보여 주었다. La 이 전혀 첨가되지 않은 PbTi03(PT) 시료에 10 mole% La을 첨가할 경우 (PLT-10 시료) c축 배향도는 약 63% 에서 26%로 크게 감소하였다. PLT-10 박막시료의 깊이에 따른 AES 분석결과 박막내의 각 성분원소들이 비교적 균일하게 분포되어 있고 하부전극 (Pt) 과 PLT 박막층 사이에는 상호반응없이 비교적 안정된 막을 형성하고 있음을 알수 있었다. 650℃ 에서 열처리된 PLT-10 박막의 유전상수 (εr)와 유전정접 (tan ð) 은 약 193과 0.02 의 값올 나타내였다. 후속열처리 온도를 600℃ 에서 700℃로 증가함에 따라 잔류분극 (2Pr,Pr+-Pr-) 은 약 4uC/cm2에서 약 16uC/cm2로 크게 증가하였으며 잔류분극값의 증가는 후속열처리에 의해 결정성이 개선되었기 때문이라 판단된다. 30℃ 온도부근에셔 초전계수 (r) 는 약 4.0nC/cm2 ㆍ ℃의 값을 나타내었다.
(Pb,La)TiO3 (PLT) thin films were prepared on Pt/SiO2/Si substrates by the sol-gel method and investigated the crystalline and electrical properties according to La concentration and post-annealing temperatures. The PLT films annealed at above 600℃ were exhibited the typical perovskite structures regardless of La contents. When the PbTiO3(PT) films were doped with La concentration up to 10mol%(PLT-10), the degree of z-axis orientation was greatly decreased from 63% to 26%. From AES depth profiles for the PLT-10 samples, no remarkable inter-reaction between PLT film and lower Pt electrode was found. The remanent polarization (2Pr,Pr + -Pr- ) were increased from 4uC/cm2 to 16uC/cm2 as the annealing temperature increased from 600 ℃to 700℃. This result may be ascribed to the improvement of crystallinity by the high temperature post-annealing. The dielectric constant (εr) and tangent loss(tan δ) of the PLT-10 films annealed at 650 ℃ were about 193 and 0.02, respectively with the pyroelectric coefficient(r) of around 4.0nC/cm2 ㆍ℃ at 30℃.
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