Òí ß –@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  Òí ß – 609-735

RF  § Ž5 2² ŽÂ ] Ø ­ Ž( a' [ S Ë U ê s0 n É® Žz º < gX c l” X ¢ Y 2 O 3 U c lT c l8 ý ° ‚ Ǐ ¹ Åy ¢y ¢ Ž ì ŏ Œ

ƒ

‘ šZ Ì 0 ï F · … è ¡‡ Ú) Ö < ^∗

Â

Òí ß –@ /† < Ɠ § Ó ü t o † < Æõ ,  Òí ß – 609-735



™ » ø ¶ B] 8 ;

Â

Òí ß –@ /† < Ɠ § l > / B N † < Æõ ,  Òí ß – 609-735

ý

— ¡# Ü ¬ £

ô

 Dz D G l œ íõ † < Æt " é ¶ƒ  ½ ¨" é ¶  Òí ß –G ' p' ,  Òí ß – 609-735 (2006¸   8 Z 4 10{ 9  ~ à Î6 £ §)

Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P & h  : £ ¤$ í `  ¦ s K  l  0 A # Œ Al

2

O

3

l ó ø Í\  RF  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A`  ¦ s 6   x # Œ Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •`  ¦ $ í  © œr (   . ] j Œ •  ) a ~ à Ì} Œ •_    & ñ x 9  ³ ð€   : £ ¤$ í “ É r XRD, SEM`  ¦ s 6   x # Œ › ¸  % i “ ¦, 120 ∼ 500 nm ¿ ºa – Ð ] j Œ •  ) a ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 3ω ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ƒ  ½ ¨ % i  . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  y Œ ™™ è† < Ê\ 



  \ P „  • ¸• ¸ y Œ ™™ è % i “ ¦ s   H l ó ø Íõ  ~ à Ì} Œ •  s _   â > €  \  _ ô  Ç \ P  $ † ½ Ó ´ òõ – Ð s K  % i  . ~ Ã Ì }

Œ

•_  ¿ ºa     # Œ• ¸  â > €   ´ òõ   H { 9 & ñ >  ” > r F  “ ¦ ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸  H  â > €  `  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç ~ à Ì} Œ •

„

 ^ ‰_  ¨ î ç  H& h “   ° ú כ`  ¦
  · p . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  · û ª f ” \      â > €   ´ òõ  ×  æ כ ¹ >  ÷ &“ ¦ ~ à Ì} Œ •_ 

\ P

„  • ¸• ¸  H y Œ ™™ è > 
 è ß – . ‘ : r ƒ  ½ ¨   õ \  ¦ : Ÿ x # Œ > _  ß ¼l   Œ • f ” \      â > €   ´ òõ   8

¹

¡

¤ ×  æ כ ¹† < Ê`  ¦  r  S X ‰ “  ½ + É Ã º e ”  .

PACS numbers: 68.60.Dv, 68.75.+x Keywords: \ P „  • ¸• ¸,  â > €  , Y

2

O

3

, \ P $ † ½ Ó

I. " e  ] Ø

” ¸   & ñ õ 
” ¸ ß ¼l _  ½ ¨› ¸ ] j Œ • l Õ ü t s  µ 1 ϲ ú ˜ “ ¦ Õ

ª 6 £ x6   x s  / å L5 Å q y  r • ¸÷ &“ ¦ e ”   H ‰ & ³ r & h \ " f z  ´| 9 & h “   6

£

x6   x s  s À Ò# Qt l  0 AK " f  H
” ¸ ½ ¨› ¸_  \ P & h  : £ ¤$ í \ 

@

/ô  Ç s K  ] X z  ´y  כ ¹½ ¨  ) a  . ³ ð€   ´ òõ  Á ºr  | ¨ c à º e ” 



 H  r > \ " f \ P „  • ¸• ¸  H Ó ü t| 9 _  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /  H “ ¦ Ä

»ô  Ç ° ú כe ” \  q K ,  â > €  õ  ³ ð€   ´ òõ \  ¦ Á ºr ½ + É Ã º \ O 



 H p r > \ " f  H \ P „  • ¸• ¸  H > _  ß ¼l \  f ” ] X & h “   % ò

† ¾

Ó`  ¦ ~ à Î`  ¦ ÷  r ë ß –  m    â > €  _   © œI \ • ¸ % ò † ¾ Ó`  ¦ ~ à ΍  H



. ‰ & ³@ / õ † < Æ l Õ ü t“ É r œ í™ è+ þ A o\  ¦ Æ Ò½ ¨ “ ¦ l Õ ü t õ   © œq  _

 µ 1 ϲ ú ˜– Ð
” ¸ ½ ¨› ¸\  ¦ s 6   x   H z  ´| 9 & h  6 £ x6   x s  l @ /÷ &

“

¦ e ”  . œ í™ è+ þ A  © œu  ½ ¨‰ & ³`  ¦ 0 AK " f  H p r > _  \ P „  • ¸

•

¸_  ƒ  ½ ¨ € 9 à º& h s  .

SiO

₂

] X ƒ  8 £ x Ü ¼– Ð s À Ò# Q”   z  ´o – B H ™ è \ " f 70 ˚ A s 

_  · û ª“ É r ] X ƒ  8 £ x _   â Ä º Z  }“ É r ¾ º[ O  „  À Ó µ 1 ÏÒ q t # Œ ì ø Í

•

¸^ ‰ ] j› ¸ / B N& ñ  © œ_  ± ú “ É r à ºÖ  ¦ õ  ± ú “ É r ] X ƒ    õ _  " é ¶

“

 s   ) a  . s  Qô  Ç s Ä »– Ð SiO

2

\  ¦ @ /^ ‰ l  0 Aô  Ç > s 

∗

E-mail: [email protected]

à

Ô í ß – oÓ ü t/] X ƒ  ^ ‰ Ó ü t| 9 `  ¦ ¹ 1 Ôl  r  Œ • # Œ Y

²

O

3

[1, 2], ZrO

2

[3], CeO

2

[4,5] 1 p x s  ƒ  ½ ¨÷ &# Q š ¸“ ¦ e ”  . Yttrium oxide (Y

2

O

3

)  H @ /g A& h “   CaF

₂

½ ¨› ¸s   [6]. Y

2

O

3

Z  }

“ É

r Ä »„  Ö  ¦`  ¦
 ? / 9 \  -t  {  s  5.5 eV– Ð Z  }“ É r 

õ  „  · ú š`  ¦ t “ ¦ e ”  . Õ ªo “ ¦ 2300

^o

C s  © œ_  “ ¦“ : r

\

" f• ¸ Ä ºÃ ºô  Ç \ P & h  î ß –& ñ $ í `  ¦ ˜ Ðs  9 [7], l > & h  $ í | 9 

¢

¸ô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç Ó ü t| 9 – Ð · ú ˜ 94 R e ”  . Õ ªo “ ¦ Y

2

O

₃

~ à Ì} Œ •“ É r sputtering [8,9], low pressure chemical vapor deposition [10], electron beam evaporation [11], reactive ionized cluster beam [12], pulsed laser deposition [13] 1 p x  

€

ª œô  Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 7 £ x ‚ à ̽ + É Ã º e ” # Q MOS-FET (metal-oxide semiconductor field effect transistor) ½ ¨› ¸_  > s à Ô ] X 

ƒ

 8 £ x Ü ¼– Ð  6   x l \   © œ & h ½ + Ëô  Ç Ó ü t| 9 [ þ t ×  æ 
– Ð Å Ò 3

l

q ~ à Γ ¦ e ”  .

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H 120 ∼ 500 nm ¿ ºa _  Y

²

O

3

~ à Ì} Œ •`  ¦ RF



Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð Y

²

O

3

~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • # Œ

~ Ã

Ì} Œ • ¿ ºa     o\    É r ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸    o\  ¦ ƒ  ½ ¨ 

%

i  . ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ 3ω ~ ½ ÓZ O `  ¦ s  6

 

x % i  . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa     o\    É r \ P „  • ¸• ¸    o\  ¦ l  ó

ø Íõ  ~ à Ì} Œ •_   â > €  \ " f_  \ P $ † ½ ÓÜ ¼– Ð s K  % i “ ¦, ‘ : r

-40-

ƒ

 ½ ¨   õ   H p r > \ " f_   â > €   ´ òõ _  ×  æ כ ¹$ í `  ¦ y © œ

›

¸ô  Ç .

II. T Â ] Ø õ m Í ÷ m Ç] M ö U ê s0 n É

3ω ~ ½ ÓZ O “ É r ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸ 8 £ ¤& ñ \   © œ V , o   6   x ÷ &



 H ~ ½ ÓZ O [ þ t ×  æ 
– Ð" f “ §À Ó „  À Ó â ìØ Ô  H F K5 Å q \ P ‚  s 

\ P

" é ¶ õ  “ : r • ¸> – Ð 1 l x r \  s 6   x ÷ &  H ~ ½ ÓZ O s  . : £ ¤ y  “ ¦“ : r Ü

¼– Ð ° ú ˜Ã º2 Ÿ ¤ T

⁴

\  q Y V   H d ” ô  Ç 4 Ÿ ¤  \ P  ’ < Hz  ´s  µ 1 ÏÒ q t 



 H X < 100 µm s  _  a % v“ É r \ P ‚  õ  1

^o

C s  _  p [ jô  Ç “ : r

•

¸    o\  ¦ s 6   x   H 3ω ~ ½ ÓZ O “ É r s  Qô  Ç 4 Ÿ ¤  \  _ ô  Ç \ P ’ < H z 

´ š ¸ \  ¦ ×  ¦{ 9  à º e ”   H ~ ½ ÓZ O s  . \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ “ ¦



   H ~ à Ì} Œ •0 A\  0 Au ô  Ç \ P ‚  “ É r Å Ò à º ω“   „  À Ó f  Ë



Q \ P  ) a  . l ó ø Í\  _ ô  Ç “ : r • ¸   o ∆T

^s

  H  6 £ § õ  ° ú  s  ln ω \  q Y Vô  Ç  [14]:

∆T

s

= P lπλ

s

 1 2 ln 4D

s

b

²

+ η − 1

2 ln 2ω − iπ 4

 , (1)

#

Œl " f P   H \ P ‚  \  µ 1 ÏÒ q t ) a \ P | ¾ Ó, l“ É r \ P ‚  _  U  ´s , λ

s

  H l

ó ø Í_  \ P „  • ¸• ¸, D

^s

  H l ó ø Í_  \ P S X ‰ í ß –• ¸, η  H & h ì  r  © œ Ã

ºs  . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  \ P   © œõ  \ P ‚  _  ; Ÿ ¤ ˜ Ð   s `›    Œ •

“ É

r  â Ä º ~ à Ì} Œ •\  _ ô  Ç “ : r • ¸   o ∆T

^f

ü < \ P ‚  _  “ : r • ¸   o

∆T   H  6 £ § õ  ° ú  s 
 ? /# Q”   :

∆T

f

= P d

f

lbΛ

_f

, (2)

∆T (ω) = ∆T

s

(ω) + ∆T

f

= P lπλ

s

 1 2 ln 4D

_s

b

²

+ η − 1

2 ln 2ω − iπ 4



+ P d

_f

lbΛ

f

, (3)

#

Œl " f d

^f

  H ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa , b  H \ P ‚  _  ; Ÿ ¤, Õ ªo “ ¦ λ

^f

  H

~ Ã

Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸s  . ~ à Ì} Œ •\  _ ô  Ç “ : r • ¸   o  H ”  1 l x à º ω \  Á º › ' a “ ¦ ~ à Ì} Œ •0 A_  \ P ‚  _  “ : r • ¸    o  H ln ω \  q Y V ô

 Ç . Õ ªo “ ¦ ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸  H  6 £ § õ  ° ú  s  % 3 `  ¦ à º e ” 



:

Λ

f

= P

lb · d

f

∆T − ∆T

_s

. (4) 7

£ ¤, 3ω ~ ½ ÓZ O \ " f ~ à Ì} Œ •? /_  \ P â ì2 £ §“ É r 1 " é ¶& h s  . s  › ¸

|

`  ¦ z  ´+ « >& h Ü ¼– Ð ë ß –7 á ¤ r v l  0 A # Œ l ó ø Í_  \ P „  • ¸• ¸

~ Ã

Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸˜ Ð  Z  }    ô  Ç . ‘ : r ƒ  ½ ¨\ " f  H Y

2

O

3

˜

Ð  Z  }“ É r \ P „  • ¸• ¸\  ¦ ”   Al

₂

O

₃

é ß –  & ñ `  ¦ l ó ø ÍÜ ¼– Ð



6   x # Œ RF  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð Y

²

O

3

~ Ã Ì }

Œ

•`  ¦ 7 £ x ‚ Ã Ì % i  . € ª œ| 9 _  ~ à Ì} Œ •`  ¦ % 3 l  0 AK  7 £ x ‚ Ã Ì › ¸| 

`

 ¦  € ª œ >     or v  9 ~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • % i  . RF „  § 4 

“

É r 80 ∼ 180 W, 7 £ x ‚ Ã Ì “ : r • ¸  H 200 ∼ 600

^o

C,  Ø ÔŒ 4 H  Û

¼ ì  r · ú š“ É r y Œ •y Œ • 0 ∼ 100 sccm, \ P % ƒo  “ : r • ¸  H 700 ∼ 1000

^o

C – Ð y Œ •y Œ • › ¸] X  # Œ þ j& h  7 £ x ‚ Ã Ì › ¸| `  ¦ ¹ 1 Ԁ Œ ¤ . 7 £ x

‚ Ã

Ì  ) a Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í `  ¦ › ¸  l  0 A # Œ X-‚    r] X  (Rigaku, RADIII) z  ´+ « >`  ¦ % i  . ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa \  ¦ › ' a ¹ 1 Ï  l

 0 A # Œ SEM (scanning electron microscope, Hitachi S-4200)`  ¦ s 6   x % i  . ~ à Ì} Œ • 7 £ x ‚ Ã Ì r ç ß –`  ¦    or &  ~ à Ì} Œ • _

 ¿ ºa \  ¦    or v “ ¦, 120 ∼ 500 nm ¿ ºa _  ~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j



Œ

• # Œ \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  .

3ω ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ l  0 A # Œ   6

£

§ õ  ° ú  “ É r õ & ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ ~ à Ì} Œ • 0 A\  \ P ‚  `  ¦ ] j Œ • % i  .

E-beam 7 £ x ‚ Ã Ì ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 50 nm_  ß ¼2 Ÿ §`  ¦ €  $  ~ à Ì} Œ • 0 A\  7

£

x ‚ à Ìô  Ç Ê ê 500 nm ¿ ºa _  F K`  ¦ 7 £ x ‚ Ã Ì % i  . \ P ‚  “ É r Ÿ íž Ð o

™ èÕ ªA x  (photolithography)ü <  Òd ”  (etching) l Z O `  ¦ s

6   x # Œ ; Ÿ ¤ 30 µm, U  ´s  3.074 mm– Ð ] j Œ • % i  .

]

j Œ •  ) a \ P ‚  õ  f ” § > =– Ð ƒ     ) a l ï  r $ † ½ Ó\  €  • 50 mA _

 “ §À Ó & ñ „  À Ó\  ¦ / B N/ å L % i  . \ P ‚  _  $ † ½ Ó`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i 

“

¦ \ P ‚  _  „  0 A _  ω $ í ì  r s  ] j   ) a 3ω $ í ì  r`  ¦ “ ¦& ñ 0

A © œ7 £ x; Ÿ ¤ l  (lock-in amplifier; Stanford Research Sys- tems SR850) – Ð 8 £ ¤& ñ % i  . ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ  l

\  · ú ¡" f  ^ ‰ ] j Œ •ô  Ç  r– Ð_  ’  ø @$ í `  ¦ S X ‰ “   l  0 A 

#

Œ é ß –  & ñ MgOü < Al

²

O

3

l ó ø Í_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ €  $  8 £ ¤& ñ K

 ˜ Ѐ Œ ¤ . ~ à Ì} Œ •s  7 £ x ‚ à Ì÷ &t  · ú §“ É r 15 × 15 × 1 mm _  l  ó

ø Í r « Ñ\  \ P ‚  `  ¦ ] j Œ • # Œ \ P „  • ¸• ¸\  ¦ ½ ¨ % i  . \ P „  

•

¸• ¸ 8 £ ¤& ñ   õ  MgO_   â Ä º 57.45 W/mK, Al

²

O

3

 â Ä º 35.82 W/mK _  ° ú כ`  ¦ % 3 % 3  . s  ° ú כ[ þ t“ É r { 9 ì ø Í& h “   · ú ˜ 9

”

  ° ú כõ  { 9 u    H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i “ ¦ [15], s  כ Ü ¼– РÒ'  ]

j Œ •  ) a  r– Ð_  ’  ø @$ í `  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . ‘ : r z  ´+ « >  © œ u

\  ¦ s 6   x # Œ 120 ∼ 500 nm ¿ ºa _  Y

2

O

₃

~ à Ì} Œ •_  \ P „  

•

¸• ¸\  ¦  © œ“ : r \ " f 8 £ ¤& ñ % i  . z  ´+ « > r  µ 1 ÏÒ q t½ + É Ã º e ”   H š ¸

\  ¦ ×  ¦ s l  0 A # Œ 1 l x{ 9 ô  Ç r « Ñ\  ¦ 3 > h m ”  ] j Œ • % i “ ¦, y

Œ

• r « Ñ\  @ /K  3   m ”  8 £ ¤& ñ `  ¦ % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í w Š²  o

7

£

x ‚ Ã Ì › ¸|  x 9  \ P % ƒo  r ç ß –`  ¦  € ª œ >   Ë ¨ 9 ~ à Ì} Œ •`  ¦ 7

£

x ‚ à Ìô  Ç   õ  Al

2

O

₃

l ó ø Í 0 A\  Y

2

O

₃

~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x ‚ Ã Ì l  0 A ô

 Ç þ j& h  › ¸| s  œ íl  ”  / B N • ¸ 5 × 10

⁻⁶

Torr, 7 £ x ‚ Ã Ì ”  / B N

•

¸ 1.5 × 10

⁻²

Torr, RF „  § 4  160 W, 7 £ x ‚ Ã Ì “ : r • ¸ 600

^o

C,



Ø ÔŒ 4 H Û ¼ 50 sccme ” `  ¦ · ú ˜€ Œ ¤ .

Fig. 1“ É r þ j& h  7 £ x ‚ Ã Ì › ¸| \ " f 7 £ x ‚ Ã Ì r ç ß –`  ¦ ² ú ˜o  # Œ ]

j Œ •ô  Ç Y

₂

O

₃

~ à Ì} Œ •_  X-‚    r] X  Á º] (\  ¦
  · p . 7 £ x ‚ Ã Ì r

ç ß –“ É r y Œ •y Œ • 25ì  r, 50ì  r, 100ì  r, 150ì  r s % 3 “ ¦, 800

^o

C \ 

Fig. 1. The XRD patterns of Y

2

O

3

thin films deposited for different deposition times such as 20, 50, 100, and 150 mins.

"

f 2r ç ß –1 l x î ß – \ P % ƒo \  ¦ % i  . X-‚    r] X  peaks  29.10

± 0.05

^o

\ " f › ' a8 £ ¤ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, s  כ “ É r Z O ß ¼ Y

²

O

3

(222) peak õ  { 9 u    H  כ `  ¦ S X ‰ “   % i  . 7 £ x ‚ Ã Ì r ç ß –s  U  ´# Qf ” 

\

    peak_  ß ¼l  7 £ x  % i  . X-‚    r] X  Á º] ( 8 £ ¤

&

ñ   õ  Al

²

O

3

l ó ø Í\    & ñ ~ ½ ӆ ¾ Ó$ í s  Ä ºÃ ºô  Ç Y

2

O

3

~ à Ì} Œ • s

 ] j Œ •÷ &% 3 6 £ §`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  .

Fig. 2  H 7 £ x ‚ Ã Ì r ç ß –`  ¦ ² ú ˜o  # Œ ] j Œ •  ) a ~ à Ì} Œ •_  é ß –€  `  ¦ SEM Ü ¼– Ð 8 £ ¤& ñ ô  Ç  ”  `  ¦
  · p . 25ì  r, 50ì  r, 100ì  r, 150ì  r 1 l x î ß – 7 £ x ‚ Ã Ì  ) a ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  y Œ •y Œ • 120 nm, 200 nm, 360 nm, 500 nm e ” `  ¦ · ú ˜ à º e ”  . 7 £ x ‚ à Ìr ç ß –s  25ì  r \ " f 150ì  r  t     # Œ• ¸ ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€    } 9 l   H  H    o\  ¦ ˜ Ð s

t  · ú §€ Œ ¤ . ~ à Ì} Œ •s  7 £ x ‚ Ã Ì  ) a l ó ø Í`  ¦ ¸ ú ˜  ~ à Ì} Œ •_  é ß –€   SEM`  ¦ 8 £ ¤& ñ % i Ü ¼Ù ¼– Ð Fig. 2\ " f
 è ß – ~ à Ì} Œ • é ß –€  _ 

° ú

˜ f ” “ É r l ó ø Í`  ¦  Ø Ô  H õ & ñ \ " f
 è ß –  כ Ü ¼– Ð Ò q ty Œ •

 ) a  .

Fig. 3“ É r 7 £ x ‚ Ã Ì r ç ß –    oü < ~ à Ì} Œ • ¿ ºa _     o_  › ' a > 

\

 ¦
 ? /“ ¦ e ”  . ‘ : r z  ´+ « >\ " f  6   x ) a RF  Õ ªW 1à ԏ : r Û

¼( ' a A  © œu _   â Ä º Y

²

O

3

~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  7 £ x ‚ à Ìr ç ß –\ 

‚

 + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x  “ ¦ ¨ î ç  H 7 £ x ‚ à ÌÒ  ¦ s  3.05 nm/mine ” `  ¦

· ú

˜ à º e ”  .

Fig. 4  H 3ω ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 120 nm ¿ ºa _  Y

²

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P 

„

 • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ ½ + É M : ~ à Ì} Œ •_  \ P ‚  õ  l ó ø Í_  “ : r • ¸    o\  ¦ y

Œ

•y Œ • Å Ò à º\    
  · p  כ s  . s  : r& h Ü ¼– Ð \ V8 £ ¤ ÷ &

% 3

1 p w s  \ P ‚   x 9  l ó ø Í_  “ : r • ¸    o  H y Œ •y Œ • ln ω\  q Y V 

“

¦ \ P ‚  õ  l ó ø Í_  “ : r • ¸ s – Ð
 è ­ q à º e ”   H ~ à Ì} Œ •\  _  ô

 Ç “ : r • ¸   o  H ω \  Á º › ' a >  { 9 & ñ † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ” % 3  . d ”  (4)\  ¦ s 6   x # Œ ½ ¨ô  Ç 120 nm ¿ ºa _  Y

²

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P „  

•

¸• ¸  H 3.305 W/mK s % 3  . 1 l x{ 9 ô  Ç ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð 200, 360, 500 nm ¿ ºa _  Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ % 3 # Q y Œ • ¿ ºa 

Fig. 2. SEM images of Y

₂

O

₃

thin films deposited for (a) 25 min. (120 nm), (b) 50 min. (200 nm), (c) 100 min.

(360 nm), and (d) 150 min. (500 nm).

_

 ~ à Ì} Œ •\  @ /ô  Ç \ P „  • ¸• ¸\  ¦ Fig. 5. \ 
 ? /% 3  . ~ à Ì} Œ • _

 \ P „  • ¸• ¸  H Z O ß ¼ Y

²

O

3

\ P „  • ¸• ¸“   12 W/mK˜ Ð   s `

›

   Œ •Ü ¼ 9 ¿ ºa  · û ª f ” \     \ P „  • ¸• ¸ y Œ ™™ è % i 



. l ó ø Íõ  ~ à Ì} Œ •  s \   H  â > €  s  e ” “ ¦ s   â > €  \  _ 

# Œ \ P $ † ½ Ós  ” > r F  >   ) a   [16]. ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸  H

 â

> €   ´ òõ \  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç ~ à Ì} Œ • „  ^ ‰_  ¨ î ç  H& h  Ó ü t o | ¾ Ó`  ¦
 

 · p . 1 l x{ 9 ô  Ç l ó ø Í0 A\  1 l x{ 9 ô  Ç › ¸| \ " f ] j Œ •  ) a ~ à Ì} Œ • _

  â Ä º ¿ ºa  ² ú ˜ 4 R• ¸  â > €  “ É r { 9 & ñ Ù ¼– Ð  â > €  

\

 _ ô  Ç \ P $ † ½ Ó ´ òõ • ¸ { 9 & ñ ½ + É  כ s  .   " f ~ à Ì} Œ •_  ¿ º a

 · û ª | 9 à º2 Ÿ ¤  â > €   \ P $ † ½ Ó`  ¦ Ÿ í† < Êô  Ç ~ à Ì} Œ •_  ¨ î ç  H

&

h

 \ P „  • ¸• ¸° ú כs  y Œ ™™ è > 
 
>   ) a  . 500 nm ¿ ºa  _

 Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •s  Z O ß ¼ Y

2

O

3

\ P „  • ¸• ¸_  58%\  ¦
 ? /

Fig. 3. Y

2

O

3

film thickness as a function of deposition time. The film thickness increases linearly as the depo- sition time increases.

Fig. 4. The temperature oscillation of heater on a 120 nm thick Y

2

O

3

film on Al

2

O

3

substrate as a function of frequency. Open squares and circles represent the tem- perature oscillation of in-phase and out-of-phase, respec- tively and the line represents the temperature oscillation of Al

2

O

3

substrate.



 H  כ “ É r  â > €   \ P $ † ½ Ó_  ´ òõ  # Œ„  y  ×  æ כ ¹† < Ê`  ¦
 



· p .  â > €   \ P $ † ½ Ó_  ´ òõ  Á ºr  | ¨ c à º e ” l  0 AK " f  H

~ Ã

Ì} Œ •_  ¿ ºa  µm s  © œs  ÷ &# Q  ½ + É  כ s  9 s M : ~ à Ì} Œ • _

 \ P „  • ¸• ¸ Z O ß ¼ Y

2

O

3

_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦
 ? />   ) a  .

IV. + s Ç Â ] Ø

RF  Õ ªW 1à ԏ : r Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ Al

2

O

₃

l  ó

ø Í\  Y

2

O

₃

~ à Ì} Œ •`  ¦ ] j Œ • # Œ ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa     o\    É r

\ P

„  • ¸• ¸\  ¦ ƒ  ½ ¨ % i  . €  $ , RF „  § 4  160 W, 7 £ x ‚ Ã Ì “ : r

•

¸ 600

^o

C,  Ø ÔŒ 4 H Û ¼\  ¦ 50 sccm Ü ¼– Ð 7 £ x ‚ à Ìô  Ç Ê ê, 800

Fig. 5. Thermal conductivity of 120, 200, 360, and 500 nm thick Y

₂

O

₃

films. Thermal conductivity decreases as the thickness decreases due to the interfacial thermal resistance between thin film and substrate.

o

C \ " f 2r ç ß –1 l x î ß – \ P % ƒo \  ¦ % i `  ¦  â Ä º Al

²

O

3

l ó ø Í 0 A

\

 a % ~“ É r   & ñ $ í `  ¦ t   H Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •`  ¦ 7 £ x ‚ à ̽ + É Ã º e ” % 3 



. X-‚    r] X  z  ´+ « >õ  SEM 8 £ ¤& ñ `  ¦ : Ÿ x # Œ ~ à Ì} Œ •_    & ñ

$ í

x 9  ¿ ºa \  ¦ › ' a8 £ ¤ % i “ ¦, ‘ : r ƒ  ½ ¨\   6   x ) a  © œu _   â Ä º 7

£

x ‚ Ã Ì r ç ß –\  q Y V # Œ ~ à Ì} Œ •_  ¿ ºa  ‚  + þ A& h Ü ¼– Ð 7 £ x 

“ ¦ ¨ î ç  H Y

2

O

₃

~ à Ì} Œ •_  7 £ x ‚ à ÌÒ  ¦“ É r 3.05 nm/minutee ” `  ¦

· ú

˜ à º e ” % 3  . 3ω ~ ½ ÓZ O `  ¦ s 6   x # Œ 120 ∼ 500 nm_  ¿ ºa 

–

Ð ] j Œ •  ) a Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦ 8 £ ¤& ñ % i  . ¿ ºa 

120, 200, 360, 500 nm – Ð   † < Ê\     ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸

 y Œ •y Œ • 3.305, 3.702, 5.715, 7.090 W/mK– Ð    % i Ü ¼ 9 Z O

ß ¼ Y

2

O

₃

\ P „  • ¸• ¸ (12 W/mK)˜ Ð   Œ •“ É r ° ú כ`  ¦
 ? /

%

3  . ¿ ºa  · û ª`  ¦ à º2 Ÿ ¤ \ P „  • ¸• ¸ y Œ ™™ è   H  כ “ É r ~ à Ì} Œ • õ

 l ó ø Í  s _   â > €  \ " f_  µ 1 ÏÒ q t   H \ P $ † ½ Ó M :ë  H s 



. ¿ ºa _  _ ” > r$ í `  ¦
 ? /  H ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸\  ¦  â > 

€

  \ P $ † ½ Óõ   â > €   ´ òõ \  ¦ ] jü @ô  Ç ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸– Ð ì

 r o    H ì  r$ 3 s   6 £ § ƒ  ½ ¨\  s À Ò# Q4 R  ½ + É  כ s  . ¢ ¸ ô

 Ç ~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸ü <  â > €  _  \ P $ † ½ Ó ´ òõ   H “ : r • ¸\ 



  ² ú ˜ t Ù ¼– Ð Y

2

O

3

~ à Ì} Œ •_  \ P „  • ¸• ¸ x 9   â > €   ´ òõ 

\

 ¦ $ “ : r x 9  “ ¦“ : r \ " f ƒ  ½ ¨½ + É € 9 כ ¹ e ”  . ‘ : r ƒ  ½ ¨\  ¦ : Ÿ x

# Œ > _  ß ¼l   Œ • | 9 à º2 Ÿ ¤  â > €   ´ òõ _  ×  æ כ ¹$ í `  ¦ S X

‰ “   % i  .   " f
” ¸ ß ¼l _  œ í™ è+ þ A o  © œu  ½ ¨‰ & ³`  ¦ 0

A # Œ  â > €   ´ òõ \  ¦ “ ¦ 9ô  Ç
” ¸½ ¨› ¸_  Ó ü t$ í ƒ  ½ ¨

Ä

º‚  ÷ &# Q  ½ + É  כ s  .

P

c p 8 ý ò k >

s

  7 Hë  H“ É r  Òí ß –@ /† < Ɠ §  Ä »õ ] j † < ÆÕ ü tƒ  ½ ¨q (2¸  )\  _  K

" f ƒ  ½ ¨÷ &% 3 6 £ §.

Y

c p w Š à U Ø ”  ô

[1] T. S. Kalkur, R. Y. Kwor and C. A. Paz de Araujo, Thin Solid Films 170, 185 (1989).

[2] L. Manchanda and M. Gurvitch, IEEE Electron De- vices Lett. 9, 180 (1988).

[3] H. Fukumoto, M. Morita and Y. Osak, J. Appl.

Phys. 65, 5210 (1989).

[4] T. Inoue, T. Ohsuna, Y. Obara, Y. Yamamoto, M.

Satoh and Y. Sakurai, Jpn. J. Appl. Phys. 32, 1765 (1993).

[5] T. Chikyow and S. M. Bedair, Appl. Phys. Lett. 65, 1030 (1994).

[6] R. J. Gaboriaud, F. Pailloux, P. Guerin and F. Pau- mier, J. Phys. D: Appl. Phys. 33, 2884 (2000).

[7] R. N. Sharma, S. T. Lakshmikumar, A. C. Rastogi, Thin Solid Films 199, 1 (1991).

[8] C. H. Ling, J. Bhaskaran, W. K. Choi and L. K. Ah,

J. Appl. Phys. 77, 6350 (1995).

[9] R. H. Horng, D. S. Wuu, J. W. Yu and C. Y. Kung, Thin Solid Films 289, 234 (1996).

[10] R. N. Sharma and A. C. Rastogi, J. Appl. Phys. 74, 6691 (1993).

[11] T. Laursen, D. J. Johnson, D. T. Amm and J. E.

Hayson, Thin Solid Films 250, 135 (1994).

[12] S. C. Choi, M. H, Cho, S. W. Whangbo, C. N.

Whang, S. B. Kang, S. I. Lee and M. Y. Lee, Appl.

Phys. Lett. 71, 903 (1997).

[13] J. A. Greer and M. Tabat, Mat. Res. Soc. Symp.

Proc. 341, 87 (1994).

[14] David G. Cahill, Rev. Sci. Instrum. 61(2), 802 (1990).

[15] Glen A. Slack, Phys. Rev. 126, 427 (1962).

[16] Ho-Soon Yang, G. -R. Bai, L. J. Thompson and J.

A. Eastman, Acta Materialia 50, 2309 (2002).

Thermal Conductivity of Y ₂ O ₃ Thin Films Grown by RF Magnetron Sputtering

G. H. Park and H. S. Yang

^∗

Department of Physics, Pusan National University, Pusan 609-735

J. W. Kim

Department of Mechanical Engineering, Pusan National University, Pusan 609-735

K. S. Hong

Pusan Center, Korea Basic Science Institute, Pusan 609-735 (Received 10 August 2006)

Y

2

O

3

thin films are prepared on Al

2

O

3

substrates, by using the RF magnetron sputtering method, for the study of the thermal properties of the Y

2

O

3

thin films. The crystal structure and the surface roughness of the thin films are characterized using an X-ray diffractometer and a scattering electron microscope, respectively and the thermal conductivity is measured with a 3ω method. The thermal conductivity decreases as the film thickness decreases due to the interfacial thermal resistance between the thin film and the the substrate. The interfacial thermal resistance remains constant even though the film thickness varies. The thermal conductivity of a thin film is the average value of the film including the interface. Therefore, the thermal conductivity decreases as the film thickness decreases because the interfacial effect becomes more significant.

PACS numbers: 68.60.Dv, 68.75.+x

Keywords: Thermal Conductivity, Interface, Y

2

O

3

, Thermal Resistance

∗

E-mail: [email protected]