SrBi2Ta2O9 강유전체 박막의 전류-전압 특성 (Current-Voltage Characteristics of Ferroelectric SrBi2Ta2O9 Thin Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 74권 / 3호 / 263 ~ 271페이지
· 저자명 : 배상보, 김환민, 김일원

초록

강유전체 박막을 센서나 전자 소자로 사용하기 위해서 강유전체 박막에 다양한 DC 바이어스 전압 조건에 따른 누설 전류 변화를 측정하고, 누설 전류에 기여하는 기구를 이해하는 것은 매우 중요하다. 본 연구는 활발하게 연구된 무연계 강유전체 물질 중 하나인 SrBi2Ta2O9 (SBT) 박막의 전기장 인가 및 온도변화에 따른 누설전류 특성을 측정하고 전도 모형과 쇼트키 장벽 높이, 덫 중심 준위와 활성화 에너지에 관하여 연구한 결과이다. Bi/Sr 조성비가 2.8인 SBT 박막의 전류-전압 특성은 인가 전기장이 80 kV/cm 이하에서는 누설 전류가 지연시간에 강하게 의존하는 저항성 전류 특성을 나타내었다. 150 ◦C 이하에서 SBT 박막은 인가 전기장 80–200 kV/cm에서 쇼트키 방출 전도 모형과 일치하는 선형적인 전류-전압 특성을 나타내었으며 쇼트키 장벽 높이와 덫 중심 준위는 각각 1.02 eV, 0.83 eV이었다. 이 현상은 Bi 이온이 받개 (acceptor) 형태로 전하 운반자 역할을 하였기 때문이다. 인가전압 3 V, 150 ◦C 이하에서 Bi/Sr 조성비 2.8인 SBT 박막은 지연시간 100초일 때 활성화 에너지 (activation energy)가 0.72 eV, 0.58 eV이었다.

영어초록

We grow SrBi2Ta2O9 (SBT) thin films, one of the actively studied lead-free ferroelectric materials, with different Bi/Sr compositions using pulsed laser deposition (PLD) method and measured their leakage current characteristics according to electric field and temperature changes. Schottky barrier height, trap center level, and activation energy were studied. The current-voltage characteristics of the SBT thin film with a Bi/Sr composition ratio of 2.8 showed resistive leakage current characteristics in which the leakage current strongly depended on the delay time in the applied electric field of 80 kV/cm or less. Below 150 ◦C, the SBT (Bi/Sr = 2.8) thin film showed linear current-voltage characteristics consistent with the Schottky emission conduction model at an applied electric field of 80 to 200 kV/cm, and the Schottky barrier height and trap center level were 1.02 eV and 0.83 eV, respectively. The activation energies of the SBT thin films of 2.8 Bi/Sr ratio showed 0.72 eV and 0.58 eV below 150 ◦C, 3 V, and 10 and 100 sec delay time. This phenomenon is because Bi ions acted as charge carriers in the form of acceptors.

참고자료

· 없음