Abstract
$Pb(Fe_{0.5}Nb_{0.5}O_3(PFN)$ thin films were prepared by rf magnetron co-sputtering method on $SiO_2/Si$, ITO/glass, and $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrates and post-annealed at the $N_2$ atmosphere by RTA(rapid thermal annerling). The degree of crystallinity of PFN films was identified on various substrates. Electrical properties of PFN films was characterized for $Pt/PFN/Pt/Ti/SiO_2/Si$ structure. The composition of PFN films was estimated by EPMA (electron probe micro analysis). PFN films would be crystallized better to perovskite phase on ITO/glass substrate than $SiO_2/Si$ substrate. This may be induced by the deformation of Pb deficient pyrochlore phase due to Pb diffusion into $SiO_2/Si$ substrate. PFN films on $Pt/Ti/SiO_2/Si$ substrate. PFN films with 5-10% Pb excess were crystallized to perovskite phase from $500^{\circ}C$ temperature. In summary, we show that Pb composition and annealing temperature were critically influenced on crystallinity to perovskite phase. When PFN film with 17% Pb excess was annealed at $600^{\circ}C$ at the $N_2$ atmosphere for 300kV/cm and 88. Its remnant polarization coercive field $2.0 MC/cm^2$ and 144kV/cm, respectively.
RF magnetron co-sputtering법으로 PFN[$Pb(Fe_{0.5}Nb_{0.5}O_3(PFN)$]박막을 제조한 후 급속 열처리(rapid thermal annealing, RTA)하여 XRD(s-ray diffractometer)를 통한 박막의 상변 태 및 전기적 특성에 대하여 연구하였다. $SiO_2$/Si, ITO/glass, 및 Pt/Ti/$SiO_2$/Si기판에 PFN 박막을 증착시켰다. 기판의 변화에 따른 증착된 PFN박막의 조성변화는 관찰할 수 없었다. ITO/glass기판을 사용한 경우와 $SiO_2$/Si기판을 사용하여 증착시킨 PFN박막의 결정구조를 분석한 결과 ITO/glass기판에 증착한 시편이 perovskite상으로의 결정화가 더욱 우세하였다. 이는$SiO_2$기판의 경우 Pb의 확산에 의해 결정화가 잘 되지 못하기 때문이다. Pt/Ti/$SiO_2$/Si 기판 위에 증착시킨 PFN박막의 경우 perovskite상과 pyrochlore상이 공존하였다. Perovskite 상으로의 상변태에 대한 중요한 변수로는 열처리 온도와 Pb의 함량인 것이 확인되었으며, Pb의 함량이 화학양론적 조성비에 비해 5-10%정도 과량일수록 perovskite상으로의 상변태 온도가 낮아지고 상전이 정도가 향상되는 것으로 나타났으며, 급속 열처리 후 XRD를 이용 한 결정성 분석결과를 통해 결정한 perovskite상으로의 상전이 최저온도는 $500^{\circ}C$였다. Pb/(Fe+Nb)의 조성비가 1.17인 경우의 박막을 질소 분위기 하에서 $600^{\circ}C$로 30초간 급속열 처리 하였을 때 낮은 누설 전류 값과 1kHz에서 88의 유전 상수 값, 2.0$\mu$C/$\textrm{cm}^2$의 잔류 분극 값과 144kV/cm의 항전계 값을 얻었다.