일반기술

이트륨이 도핑된 비스무스 티타네이트 박막 및 이의 제조 방법

본 기술은 BTO(Bi4Ti3O12)에 이트륨(yttrium)이 도핑(dopping)된, 강유전 특성을 더욱 향상시킨 비스무스 티타네이트 박막(이하, 'BYT 박막'이라 함) 및 이의 제조방법에 관한 것이다.본 기술에 따른 BYT 박막은 무기 기판상에 비스무스(Bi) 전구체, 티타늄(Ti) 전구체 및 이트륨(Y) 전구체의 각각의 증기를 도입하여 기판과 접촉시킴으로써 화학적 증착법을 이용하여 수득할 수 있으며, 바람직하게는 DLI-MOCVD(Direct Liquid Injection-metal-organic chemical vapor deposition) 공정을 이용할 수 있다. 구체적으로, 박막을 구성하는 성분의 전구체 각각을 미리 용매에 용해시키고, 이 용액을 기화기에 주입하여 200 내지 300 ℃에서 기화시켜, 이를 반응기로 동시에 공급함으로써 기판상에 증착시킬 수 있다. 이 때 반응 기체로는 산소 10 내지 500 sccm을 사용하고, 주입속도는 0.01 내지 20 ㎖/분, 압력은 0.01 내지 10 torr로 하고, 운반기체로는 Ar, N2 등을 사용하며, 증착온도는 250 내지 500 ℃로 실시한다.본 기술은 강유전체인 BTO(Bi4Ti3O12)에 이트륨(Y)을 도핑함으로써 유전 특성이 더욱 개선된 BYT 박막을 수득하는 것을 특징으로 한다. 본 기술은 BLT 박막보다 강유전 특성이 더욱 향상된 유전체를 얻기 위해 La보다 산화막 형성 에너지(heat of formation)가 작은 이트륨(yttrium)(Y2O3: -1815 kJ/mole ; La2O3: -1703.2 kJ/mole)을 사용하여 유전체 박막을 도핑(dopping)함으로써 강유전 특성이 더욱 개선되었다.이에 따라 본 기술의 이트륨 도핑된 비스무스 티타네이트(BYT) 박막은 분극 수치 및 전기적 피로 수준이 향상되어 우수한 강유전 특성을 가져 고속, 대용량, 저전력 및 비휘발성 특성을 갖는 FRAM 소자에 유용하게 사용될 수 있다.