유전체의 종류, 특성 및 용도, 박막의 제조 공정

소개글

유전체의 종류, 특성 및 용도, 박막의 제조 공정에 대한 보고서 자료입니다.

목차

박막 제조 공정
● Pump 의 종류
① Mechanical pump
● 이 외의 PUMP
① Turbomolecular pump
● Sputtering의 종류
① DC sputtering :
② RF sputtering
③ reactive sputtering
④ magnatron sputtering
○ RF sputtering
① Self bais :
● Hybrid and modified PVD Processes
․ Ion Platind 법
● PVD박막의 비교
● ARC PLASMA DEPOSITION
● CVD의 종류
■ 유전체의 범주

본문내용

lectric)과 초전성(pyroelectric)을 보인다. 강유전체의 이러한 특성을 이용한 응용연구를 간단히 아래에 소개한다. 강유전체를 응용한 소자개발들을 참고하면 강유전체의 유용성과 가치가 얼마나 큰 지 알 수 있을 것이다. 압전성이라고 하는 것은 물질의 전기적 성질과 기계적 성질의 결합에 의해 나타나는 현상으로서, 물질에 압력을 가해서 변형을 일으키면 전기장이 형성되어 전극을 통해 전압이 발생한다. 거꾸로 압전성 물질에 전기장을 가하면 물질의 변형이 유발되기도 한다. 일반적으로 이러한 성질을 이용하여 라이터의 점화장치나 전자시계의 진동자, 또는 가습기의 분무장치에 이용된다. 센서로는 압력센서로 응용될 수 있다. 초전성이라는 것은 자발분극의 크기가 온도에 따라 변화하는 성질 때문에 물질에 온도의 변화를 주면, 자발분극의 크기가 변하기 때문에 공간전하의 변화가 생겨 전극 사이에 전류가 흐르게 되는 성질을 말한다. 이런 전류를 초전류(pyroelectric current)라고 한다. 이러
한 성질을 이용하면 적외선 감지 소자를 개발할 수 있다. 즉, 적외선을 단속적으로 쬐어 물질의 온도를 주기적으로 변화시키면, 이 주기에 해당하는 초전류가 발생함으로써 전기적 신호를 만든다. 주로 군사적 목적에서 이러한 용도의 연구가 많이 진행되는데, 개인 휴대용 야시경의 개발을 목적으로 한다. 앞으로 위성을 이용한 위치추적 장치인 GPS와 함께 자동차의 야간 시야 확보를 위한 장치로도 개발될 수도 있다. 이 밖에도 강유전체는 광학적 특성이 우수한데, 굴절률이 높고 비선형 광학상수 또한 큰 값을 가진다. 이러한 특성을 이용하여, 광도파로에 응용할 수 있으며, 레이저의 진동수를 2배로 바꿀 수 있기도 하다 (second harmonic generation:SHG)
○ D-E 이력곡선(hysteresis loop)
수평축이 전기장을 나타내고, 수직축이 변위벡터를 나타낸다. 자발분극때문에 전기장이 0일때도 변위벡터가 0이 아닌 값(Pr)을 나타낸다. 분극의 방향을 바꾸기 위해서는 분극의 반대 방향으로 전기장을 걸어주어야 하는데, 일정한 크기 이상의 전기장을 가해주어야 한다. 분극의 방향을 바꿀수 있는 임계 전기장의 크기를 항전기장(Ec, coersive field)이라 한다. 전기장의 크기에 대해 변위벡터는 포화 상태에 이르는데, 이를 포화 분극(Ps)이라 한다.
D-E 이력곡선(hysteresis loop)은 강유전체의 자발분극이 외부 전기장에 의해 역전 되는 현상을 나타내는 것으로서 전기장의 방향과 세기에 따라 분극 상태의 변화를 보여주는 것이다. 이력곡선의 내부 면적은 분극의 반전(switching)에 필요한 전기에너지의 크기를 나타낸다. 이 성질 은 자발분극이 안정된 2개의 상태를 가지기 때문에 나타나는 현상으로서, 이를 이용하여 최근에 비휘발성 기억소자를 개발하려는 연구가 세계적으로 활발히 이루어지고 있다. 비휘발성 기억소자란 DRAM처럼 전원이 꺼지면 기억내용이 모두 없어지는 것과는 달리 전원이 꺼지더라도 기억내용이 그대로 남아 있을 뿐만 아니라, 마음대로 내용을 기록, 수정, 보관할 수 있는 장점이 있다. 현재 256 kb정도의 용량을 가지는 제품이 개발된 수준이며, 앞으로 박막기술의 발전과 함께 고용량의 비휘발성 기억소자가 개발될 전망이다. 이렇게 되면 앞으로 DRAM의 상당부분이 이 비휘발성 기억소자로 대체될 것으로 보인다.
○ 강유전체 특성
자발분극을 가진다.
외부전기저항에 대하여 자발분극의 방향을 바꿀 수 있다.
자성체와 마찬가지로 퀴리온도에서 상전이 현상을 보인다.
압전성과 초전성을 가진다.
○ 강유전체의 종류
Type
종류
Tc, in K
Ps, in μC/cm-2,at T K
KDP type
KH2PO4
123
4.75[96]
KD2PO4
213
4.83[180]
RbH2PO4
147
5.6[90]
KH2AsO4
97
5.0[78]
GeTe
670
-
TGS type
Tri-gltcine sulfate
322
2.8[29]
Tri-gltcine selenate
295
3.2[283]
Perovskites
(ABO3)
BaTiO3
408
26.0[296]
SrTiO3
110
KNbO3
708
30.0[523]
PbTiO3
765
＞50[296]
LiTaO3
938
50
LiNbO3
1480
51[296]
PZT = Pb(ZrTi)O3
SBT = Sr(Bi2Ta2)O9
BLT = Bi3.25La0.75Ti3O12
PLZT = Lead Lanthanum Zirconate Titanate
■ 참고문헌
● 네이버 지식 - 재료과학과 공학
● 한국 세라믹 학회지 1990년 27권 1호
● 한국 세라믹 학화지 2003년 40권 1호
● 물리학과 첨단세계 2005년 10월
박막 실험 설계
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(유전체 박막의 두께 및 열처리 온도 설계)
소 속
재료공학부
담당교수
손영국교수님
학 년
3학년
분반 / 조
004분반 4조
학 번
/
성 명
200423156 유정우
■ 누설전류의 측정값이 최소화되는 유전체 박막의 두께 및 온도 설계
● 설계 제한 요소
○ 열처리 온도(SBT 600 ～ 850℃)
○ SBT 박막층의 두께 변화(1000 ～ 4000Å)
● Liquid Delivery MOCVD 공정을 이용한 강유전체 SBT 박막의 제조기술에 관한 연구 - 고려대학교 재료공학과
○ 위 논문을 읽고 참고하였는데 SBT 박막을 660～780℃까지를 40℃ 간격으로 열처리한 자료를 토대로 생각을 하면 780℃에서 가장 큰 강자성 이력곡선을 나타냈다. 다시 말해 온도를 높이면 높일수록 더 좋은 강유전성 성질을 띤다는 것이다. 하지만 누설전류를 최소화하기 위해서는 좋은 강유전성을 뛰면서 밖으로 빠지는 전류를 잡아야 한다는 것이다. 그래서 열처리 온도는 810℃로 설계하겠다. 너무 높은 온도는 오히려 누설전류를 증가 시킬 것이다.
○ 역시 위 실험을 바탕으로 200nm 두께로 강유전성 물질을 박막 하였다. 이번 실험과는 비슷한 강유전성 물질이 다르기 때문에 두께는 똑같이 해도 될 거 같다.
● 실험 설계 결과
○ 열처리 온도 : 810℃
○ SBT 박막층의 두께 : 200nm

키워드

강유전체,   박막 제조 공정,   cvd,   pump의 종류,   펌프의 종류,   스퍼터링,   sputtering,   pvd