3成分界 壓電薄膜을 이용한 超高主波用 素子의 開發 및 그 特性 分析 = The Development and analysis of the Characteristics of the S.H.F. Device Made of 3 Compound System Piezoelectric Thin Film
저자
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
1995
작성언어
Korean
KDC
500.000
자료형태
학술저널
수록면
444-467(24쪽)
제공처
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유기금속을 사용한 졸-겔 스핀 코팅법으로 PZT-PNN 박막을 제조하였으며, diethanolamine을 안정화물질로 사용하였다. PT:PZ:PNN의 코팅 용액의 mol%는 각각 #1 (50:40:10), #2(50:30:20), #3(45:35:20), #4(40:40:20), #5(40:50:10), #6(35:45:20) 그리고 #7(30:50:20)으로 제조하였다 스핀 코팅된 박막의 잔류 유기물을 제거하기 위해 350℃에서 예비소결을 하였고, 박막의 결정화를 위해 450℃ ∼ 700℃에서 소결하였다. 백금 기판과 Pt/TiN/Ti/TiN/Si 기판 위에 박막을 성장하였으며, 500℃의 소결에서도 perovskite 상이 출현하였다. 결정성이 가장 양호한 소결온도는 700℃이었다.
Sawyer-Tawer 회로를 이용하여 박막의 P-E 이력곡선을 관찰하였다. 박막의 항전계와 잔류분극은 각각 28.8 ㎸/㎝과 18.3 μC/㎠이었다. 유전상수 K는 128 ∼ 1120의 값을 나타내었고, 상경계(40:40:20 mol%)에서 최대값을 보여주었다. 박막의 진성파괴전압은 27.0 ∼ 60.0 MV/m이었으며, 소결온도가 올라갈수록 파괴전압은 낮아지는 경향을 나타내었다. 결정성과 전기적 특성을 고려하면 550℃의 소결온도에서 박막의 특성이 가장 양호하다고 생각된다.
#4 40:40:20 mol%의 박막을 이용하여 초고주파 필터를 제작하였다. ring-dot 분할전극형 필터의 경우 공진주파수는 435.26 ㎒이고 투과손실은 -0.20 ㏈이며, 반공진주파수는 1905.11 ㎒ 투과손실은 -34.30 ㏈이었다. 두께진동을 이용한 필터의 경우 공진주파수는 1035.17 ㎒ 투과손실은 -0.86 ㏈, 반공진주파수는 2310.07 ㎒ 투과손실은 -29.11 ㏈이며, 탄성표면파 필터의 경우 공진주파수는 228.28 ㎒ 투과손실은 -0.62 ㏈, 반공진주파수는 1352.86 ㎒ 투과손실은 -35.68 ㏈이었다.
PbTiO_3-PbZrO_3-Pb(Ni_(1/3)Nb_(2/3)O_3)(PZT-PNN) thin films were been prepared from corresponding metal organics partially stabilized with diethanolamine by the sol-gel spin coating method. The each mol rates of PT:PZ:PNN solutions were #1(50:40:10), #2(50:30:20), #3(45:35:20), #4(40:40:20), #5(40:50:10), #6(35:45:20) and #7(30:50:20) respectively. The spin-coated PZT-PNN films were heat-treated at 350℃ for decomposition of residual organics, and were heat-treated at temperature between 450 ℃ and 750 ℃ for crystallization. The substrates, such as Pt and Pt/TiN/Ti/TiN/Si were used for the spin coating of PZT-PNN films. The perovskite phase was observed in the PZT-PNN films which were heat-treated at 500 ℃. The crystallization of the PZT-PNN films was optimized at 700 ℃ of sintering temperature. The P-E hysteresis curve was drawn by Sawyer- Tower circuit with PZT-PNN film. The coercive field and the remanent polarization of PZT-PNN film was 28.8 ㎸/㎝ and 18.3 μC/cm2 respectively. Its dielectric constants were shown between 128 and 1120, and become maximum value in MPB. The break down voltages of PZT-PNN films were shown between 27.0 and 60.0 MV/m. Crystalline and electrical characteristics of thin film indicate that characteristics of film is optimised at 550 ℃ sintering temperature. S.H.F. filter was made of #4 40:40:20 mol% thin film. For the case of ring-dot electrode type filter, resonance frequency and transmission loss were 435.26 ㎒ and -0.20 ㏈, and antiresonance frequency and transmission loss were 1905.11 ㎒ and -34.30 ㏈. For the case of thickness vibration filter, resonance frequency and transmission loss were 1035.17 ㎒ and -0.86 ㏈, and antiresonance frequency and transmission loss were 2310.07 ㎒ and -29.11 ㏈. For the case of SAW filter, resonance frequency and transmission loss were 228.28 ㎒ and -0.62 ㏈, and antiresonance frequency and transmission loss were 1352.86 ㎒ and -35.68 ㏈.
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