본문 바로가기
HOME> 논문 > 논문 검색상세

논문 상세정보

요업학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society v.34 no.8, 1997년, pp.803 - 810   피인용횟수: 2

BST 축전박막의 누설전류 평가
Leakage Current of Capacitive BST Thin Films

인태경    (포항공과대학교 재료금속공학과   ); 안건호    (포항공과대학교 재료금속공학과   ); 백성기    (포항공과대학교 재료금속공학과  );
  • 초록

    Ba0.5Sr0.5TiO3박막을 RF 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 Pt/Ti/SiO2/Si(100) 기판에 증착하였다 .누설전류에 영향을 주는 것으로 알려진 열처리 조건, dopant 효과 등을 평가하고자 이온반경이Ti와 유사하고 대부분이 Ti 자리를 치환하는 것으로 알려진 Nb와 Al을 각각 danor와 acceptor로 선택하여 BST 박막에 첨가한 후 누설전류를 측정하였다. 고온에서 in-situ 증착된 BST 박막은 거친 표면 형상을 보이며 낮은 전압에서 파괴가 발생하고, Nb 첨가로 누설전류가 증가하였다. 삼온 증착후 후열처리된 박막은 표면 형상도 평할도가 증가하였으며 in-situ로 제조된 박막에 비해 높은 파괴전압과 낮은 누설전류를 나타내었다. 특히 Al이 첨가된 BST 박막의 누설전류밀도는 ~10A/cm2로 도핑을 하지 않은 박막이나 Nb가 첨가된 박막에 비해 매우 낮은 누설전류밀도를 나타내었으며, 이는 산화로 인한 산소공공의 감소, 이동 가능한 hole의 감소와 후열처리과정중 계면 및 입계의 산화로 Schottky 장벽에 높아진 결과로 판단된다.


    Ba0.5Sr0.5TiO3 thin films were deposited by RF magnetron sputliring method in order to clarify the anneal condition and doping effect on loakage current Nb and Al were selected as electron donor and acceptor dopants respectively, in the BST films because they have been known to have nearly same ionic radii as Ti and thought to substitute Ti sites to influence the charge carrier and the acceptor state adjacent to the gram boundary. BST thin films prepared in-situ at elevated temperature showed selatively high leakage current density and low breakdown voltage. In order to achieve smooth surface and to improve electrical properties, BST thin films were deposited at room temperature and annealed at elevated temperature. Post-annealed BST thin films showed smoother surface morphology and lower leakage current density than in-situ prepared thin films. The leakage current density of Al doped thin films was measured to be around 10-8A/cm2, which is much lower than those of undoped and Nb doped BST films. The result clearly demonstrates that higher Schottky barrier and lower mobile charge carrier concentration achieved by annealing in the oxygen atmosphere and by Al doping are desirable for reducing leakage current density in BST thin films.


  • 주제어

    BST thin film .   Sputtering .   Leakage current .   Doping effect.  

  • 참고문헌 (24)

    1. Electrical Properties of $SrTiO_3$Thin Films Prepared by RF Sputtering , T. Kuroiwa;T. Honda;H. Watarai;K. Sato , Jpn. J. Appl. Phys. / v.31,pp.3025-3028,
    2. Charge Carriers and Time Dependent Currents in $BaTiO_3$-Based Ceramic , H. Y. Lee;L. C. Burton , IEEE. Trans. Components. Hybrids, Manuf. Technol / v.CHMT-9,pp.469-474,
    3. Nonstoichiometry in Acceptor-Doped BaTiO₃ , N.-H Chan;R.K. Sharma;D.M. Smyth , J. Am. Ceram. Soc. / v.65,pp.167-170,
    4. Structures and Electrical Properties of Barium Strontium Titanate Thin Films Grown by Multi-Ion-Beam Reactive Sputtering Technique , C J Peng;S B. Krupanidhi , J. Mater. Res. / v.10,pp.708-726,
    5. Deposition of Extremely Thin$(Ba,Sr)TiO_3$Thin Films for Ultra-Large-Scale Integrated Dynamic Random Access Memory Application , C S. Hwang;S. O. Park;H. -J. Cho;C S. Kang;H. -K. Kang;S. I. Lee;M. Y. Lee , Appl. Phys. Lett. / v.67,pp.2819-2822,
    6. Metalorganic Chemical vapor-Deposition of Complex Metal Oxide Thin Films by liquid source Chemical Vapor Deposition , P C. Van Buskirk;S. M. Bilodeau;J. F. Roedei;P. S Kirlin , Jpn. J. Appl. Phys. / v.35,pp.2520-2525,
    7. Growth and Characterization of $Ba_0.5Sr_0.5TiO_3$Thin Films on Si(100) by$90\circ$Off-Axis Sputtering , S. Y. Hou;J. Kwo;R. K. Watts;D J. Werder;J. Shmulovich;H. M. O'Bryan , Mat. Res. Soc. Symp. Proc. / v.343,pp.457-462,
    8. Preparation of(Ba, Sr)$TiO_3$Thin Films by chemical Vapor Deposition Using Liquid Sources , T. Kawahara;M. Yamamuka;T. Makita;K. Tsutahara;A. Yuuki;K. Ono;Y. Matsui , Jpn. J. Appl. Phys. / v.33,pp.5897-5902,
    9. Transition of Cimpensating Defect Mode in Niobium-Doped Barium Titanate , T. -B. Wu;J. -N. Lin , J. Am. Ceram. Soc. / v.77,pp.759-764,
    10. Effect of Reoxidation on the Grain-Boundary Acceptor-State Density of Reduced BaTiO₃Ceramics , I. -C. Ho;S. -L. Fu , J. Am. Ceram. Soc. / v.75,pp.728-730,
    11. Precursor Dependant Properties of $Ba_1.5Sr_3TiO_3$Thin Films Fabricated by Sol-Gel Method , J. Kim;S. I. Kwun;J. G. Yoon , Proceedings of the IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics / v.,pp.423-426,
    12. Grain-Boundary Chemistry of Barium Titanate and Strontium Titanate: Ⅱ, Orgin of Electrical Brriers in Positive -Temperature-Coefficient Termistors , Y. -M. Chiang;T. Takagi , J. Am. Ceram. Soc. / v.73,pp.3286-3291,
    13. Science and Technology of Electroceramic Thin Film , B. Gnade;S. R. Summerfelt;D Crenshaw;O. Auciello(ed.);R. Waser(ed.) , NATO ASI Series / v.284,pp.,
    14. Dielectric properties of $(BaxSr{1-x})TiO_3$Thin Films Prepared by RF Sputtering for Dynamic Random Access Memory Application , T. Kuroiwa;Y. Tsunemine;T. Horokawa;T Makita;J. Tanimura;N. Mikami;K. Sato , Jpn. J. Appl. Phys. / v.33,pp.5187-5191,
    15. Eximer Laser Ablated Barium Strontium Titanate Thin Films for Dynamic Random Access Memory Applications , D. Roy;S B. Krupanidhi , Appl. Phys. Lett. / v.62,pp.1056-1058,
    16. Grain Boundary Defect Chemistry of Acceptor-Doped Titanates Space Charge Layer Width , M. Vollman;R. Waser , J. Am. Ceram. Soc. / v.77,pp.235-243,
    17. Defect Chemistry of Relaxor Ferroelectrics and the Implicatins for Dielectric Degradation , D M. Smyth;M. P. Harmer;P. Peng , J. Am. Ceram. Soc. / v.72,pp.2276-2278,
    18. Application of Zinc Oxide Varistors , T. K. Gupta , J. Am. Ceram. Soc. / v.73,pp.1817-1840,
    19. Phase Equilibria in the System Barium Titanate Titanate-Strontium Titanate , B A. Wechsler;K.W. Kirby , J. Am. Ceram. Soc. / v.75,pp.981-984,
    20. Bulk Conductivity and Defect Chemistry of Acceptor-Doped SrTiO₃in the Quenched State , R. Waser , J. Am. Ceram. Soc. / v.74,pp.1934-1940,
    21. Fabrication and Electrical Characterization of $Pt/(Ba,Sr)TiO_3/Pt$Capacitors for Ultra large-scale Integrated Dynamic Random Access Application , S. O. Park;C. S. Hwang;H. -J. Cho;C. S. Kang;H. -K. Kang;S. I. Lee;M. Y. Lee , Jpn. J. Appl. Phy. / v.35,pp.1548-1552,
    22. Microstructure-Induced Schottky Barrier Effects in Barium Strontium Titanate (BST) Thin Films for 16 and 64 Mbit DRAM Cells , J. F. Scott;M. Azuma;E. Fujii;T. Otsuki;G. Kano;M. C. Scott;C. A. Paz de Araujo;L.D. McMillan;T. Roberts , Proc. 8th IEEE Int. Symp. on Applications of Ferroelectrics / v.,pp.356-359,
    23. Selection of Thin Film Capacitor Dielectrics , P. J Harrop;D. S Campbell , Thin solid Films / v.2,pp.273-292,
    24. 고유전율 박막재료의 ULSI-DRAM에서의 응용현황과 전망 , 황철성 , 요업재료의 과학과 기술 / v.9,pp.605-611,
  • 이 논문을 인용한 문헌 (2)

    1. 2001. "Electrical Properties of ${Ba_{0.5}}{Sr_{0.5}}{TiO_3}$Thin Film with Various Heat Treatment Conditions" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 38(5): 492~498     
    2. 2001. "The Effect of Ta-substitution on the Bi-O Bonding and the Electrical Properties of $Bi_4$$Ti_3$$O_{12}$ Thin Films" 한국세라믹학회지 = Journal of the Korean Ceramic Society, 38(6): 558~567     

 저자의 다른 논문

 활용도 분석

  • 상세보기

    amChart 영역
  • 원문보기

    amChart 영역

원문보기

무료다운로드
  • NDSL :
  • 한국세라믹학회 : 저널
유료다운로드

유료 다운로드의 경우 해당 사이트의 정책에 따라 신규 회원가입, 로그인, 유료 구매 등이 필요할 수 있습니다. 해당 사이트에서 발생하는 귀하의 모든 정보활동은 NDSL의 서비스 정책과 무관합니다.

원문복사신청을 하시면, 일부 해외 인쇄학술지의 경우 외국학술지지원센터(FRIC)에서
무료 원문복사 서비스를 제공합니다.

NDSL에서는 해당 원문을 복사서비스하고 있습니다. 위의 원문복사신청 또는 장바구니 담기를 통하여 원문복사서비스 이용이 가능합니다.

이 논문과 함께 출판된 논문 + 더보기