xBiFeO₃-(1-x)Na0.5Bi4.5Ti₄O15(x=0.5)박막의 제조 및 강유전 특성 (Preparation and Ferroelectric Properties of xBiFeO₃-(1-x)Na0.5Bi4.5Ti₄O15(x=0.5) Thin Films)

서지정보

· 발행기관 : 한국물리학회
· 수록지 정보 : 새물리 / 60권 / 5호 / 538 ~ 543페이지
· 저자명 : 도달현, 김진원, 김상수, 송태권, 최병춘

초록

화학 용액 증착법을 이용하여 Pt(111)/Ti/SiO₂/Si(100) 기판 위에 300 nm 두께의 xBiFeO₃-(1-x)Na0.5Bi4.5Ti₄O15(x=0.5 BFO-NaBTi55) 박막을 성장시켜 박막의 미세구조와 강유전 특성을 측정, 비교 분석하였다. 성장된 박막은 650℃의 산소 분위기에서 급속 열처리 법으로 열처리하였으며 박막의 결정화 상태와 미세구조는 x-선 회절장치, 주사 전자 현미경 측정 결과로부터 알아 보았다. 이 박막의 강유전 특성에서 외부 전기장 667 kV/㎝일 때 BFO-NaBTi55 박막의 잔류 분극 (2Pr)과 항전기장 (2Ec) 값은 각각 76㎛/㎠, 403 kV/㎝이었으며 1 kHz에서 유전율과 유전손실은 각각 756, 0.03이었다. 또 외부 전기장 100 kV/㎝일 때 누설전류 밀도는 5.1×10−6A/㎠이었으며 1.44×1010까지 15% 이하의 피로 현상을 보였다. BFO-NaBTi55 박막이 좋은 전기적 특성을 보이는 것은 비스무스 휘발에 의한 비스무스 빈자리나 산소 빈자리의 감소 때문이라고 보여진다.

영어초록

We prepared a 300 nm-thick xBiFeO₃-(1-x)Na0.5Bi4.5Ti₄O15(x=0.5) film on a Pt(111)/Ti/SiO₂/Si(100) substrate by using a chemical solution deposition method. The thin film was annealed at 650℃ for 3 min by using a rapid thermal annealing process under an oxygen atmosphere. The crystal structure and the surface microstructure of the thin film were investigated by using X-ray diffraction and scanning electron microscopy, respectively. The remnant polarization (2Pr) and the coercive field (2Ec) of the BFO-NaBTi55 thin film were 76㎛/㎠ and kV/㎝ at an applied electric field of 667 kV/㎝, respectively. The dielectric constant and the dielectric loss were 756 and 0.03 at 1 kHz, respectively, the leakage current density of the thin film was 5.1×10−6/㎠ at 100 kV/㎝. The switchable polarization of the thin film was decreased by 15% after 1.44×1010 switching cycles. The good ferroelectric properties observed in the BFO-NaBTi55 thin film may be related to reductions in the number of bismuth vacancies and oxygen vacancies.

참고자료

· 없음