| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2004년 가을 (11/05 ~ 11/05, 인하대학교) |
| 권호 | 10권 2호 |
| 발표분야 | 기타 |
| 제목 | 나노 영역 EELS와 HREM을 이용한 SrTiO3 (111) 기판위의 에피택시 Pt 박막의 계면 구조 분석 |
| 초록 | Pt 박막은 FeRAM, MRAM, PRAM과 같은 포스트 메모리 소자의 전극으로의 적용이 가장 유망한 소재이다. 또한 Pt 박막과 SrTiO3 기판은 격자 상수와 결정 구조가 유사하여(Pt=0.3923nm, fcc, SrTiO3=0.3905nm, perovskite), 에피택시 Pt 박막을 증착하는데 있어 SrTiO3 는 아주 유용하다. 예를 들면 Si 기반의 소자를 개발하는데 있어 SrTiO3는 안정된 에피택시 버퍼층을 형성시켜, 그 위에 접학성과 결정성이 우수한 Pt 전극을 형성시킬 수 있다. 허나 아직까지는 Pt와 SrTiO3 (111) 의 계면 구조의 정확한 분석이 미흡하다. 이러한 계면 구조는 상부 전극의 초기 성장 거동과 결정성에 큰 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 에피택시 Pt 박막과 SrTiO3 (111) 기판의 계면 구조를 분석하기 위해서 전계방출전자현미경(FE-TEM)의 나노 빔(~0.5nm)을 이용한 전자에너지손실분광법(EELS)와 고분해능전자현미경(HREM) 영상 분석을 수행하고, 이를 통해 계면의 화학 결합과 원자 배열 구조를 분석하고자 한다. 본 연구는 세가지 단계로 수행되어졌다. 첫째, Pt 박막을 SrTiO3 (111) 기판에 에피택시하게 증착하였다. 이는 계면 구조의 균일화를 통해 분석 정확도를 높이기 위한 것이다. 이를 위해 기판 termination을 수행하였다. SrTiO3 (111)은 Ti(4+)와 SrO3(4-)인 분극 표면으로 이루어져 있어 매우 불안정하고, 표면 재구성이 쉽게 일어난다. 따라서 표면 termination을 위한 조건이 매우 민감하고 까다롭다. 본 연구에서는 NH4F:HF=7:1로 버퍼링된 HF용액(Ph=6.15)을 이용하여 표면 에칭을 수행하였다. 이를 통해 표면에 균일한 hillock들을 형성시킬 수 있었다. 다음으로 850도, 산소분위기에서 열처리하여, 일정한 방향으로 테라스(terrace) 구조를 가지는 표면으 형성시킬 수 있었다. 이러한 hillock과 terrace의 배향성과 화학구조를 분석하기 위해 TEM과 중에너지이온산란법(MEIS)을 이용하였다. 둘째, 계면에서의 원자 배열을 분석하기 위해 HREM을 수행하였다. 원자 배열은 전산 모사에 의해 구해진 영상과의 비교를 통해 정확한 배열을 분석하였다. 마지막으로, 계면엣의 화학 결합을 분석하기 위해 EELS 기법중 ELNES(electron energy near edge structure)을 이용하였다. 전산 모사를 통해 다양한 결합 구조에 대한 ELNES 스펙트럼을 구한 후, 정밀 비교를 통해 정확한 결합 구조를 구하였다. 앞의 배열 구조와의 결합을 통해 1~2 monolayer상에서의 계면 구조를 유추하고, 결정성 및 소자 특성에 미치는 영향을 규명할 것이다. |
| 저자 | 서주형, 이용석, 박찬경 |
| 소속 | 포항공과대 |
| 키워드 | Pt; SrTiO3; Interface; EELS; HREM |
