0@ 0S ' [ — ¤V R Ë8 ý V R Ë Ä Z Ø 8 ý Ç X ØV R Ë

‰

˜ mø m Ç • « PtRhO ^y  ¹ Å Œ £ ;-X ê sä Ä  ü; c V R ËT c l” X ¢ P ê s– ¥ ¹ ÅV R Ë Pb(Zr 1 −x Ti x )O 3 U c lT c l

>

0@ 0S ' [ — ¤V R Ë8 ý V R Ë Ä Z Ø 8 ý Ç X ØV R Ë

T

 ¢ 99  ^∗ · T # Ü á — ¥



© œt @ /† < Ɠ § ( Ž É Ó' „   Ó ü t o † < Æõ , " é ¶ Å Ò 220-702

® £( å - ! H

ô 

Dz D G õ † < Æl Õ ü tƒ  ½ ¨" é ¶,  s ß ¼– Ð r Û ¼% 7 › ƒ  ½ ¨G ' p' , " fÖ  ¦ 136-791 (2003¸   5 Z 4 30{ 9  ~ à Î6 £ §)

!

Q(  8 £ x \ O s  f ” ] X  z  ´o – B H l ó ø Í 0 A\  7 £ x‚ à Ìô  Ç PtRhO

y

é ß –{ 9 8 £ x „  F G- © œ# 4 _  : £ ¤$ í x 9  Õ ª 0 A\  $ í } Œ •ô  Ç Pb(Zr

_1−x

Ti

x

)O

3

(PZT: x = 0.2 ∼ 0.8) ~ à Ì} Œ • H J r ' _  : £ ¤$ í \  @ /ô  Ç $ í ì  r _ ” > r$ í `  ¦ › ¸  % i  . „   F

G- © œ# 4  ] j Œ • r  l ó ø Í “ : r • ¸(50

^◦

C \ " f 650

^◦

C)  H PtRhO

y

~ à Ì} Œ •_    & ñ $ í x 9   o† < Æ& h    ½ + Ë  © œI \  % ò

†

¾

Ó`  ¦ p u  9, @ / Òì  r_  PZT ~ à Ì} Œ • H J r '   H ¸ ú ˜ Ÿ í o ) a ì  rF G-„  l  © œ(P-E) s § 4  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  .

Õ

ª Q
 ï ß –À Ó ì  rF G õ  † ½ ӄ  l  © œ x 9  Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤ \  _ ô  Ç ì  rF G ’ < Hz  ´ : £ ¤$ í “ É r Zr/Ti_  $ í ì  r † < Ê| ¾ Óq \  _ ” > r

† <

Ê`  ¦
 ? /% 3  . : £ ¤ y  PZT(x = 0.6) ~ à Ì} Œ •“ É r 10

¹¹

  _  Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤ \  _ ô  Ç ì  rF G ’ < Hz  ´s  5 % s  “   B

Ä º Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  . s  Qô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í “ É r Auger electron spectroscopy › ¸ \  _  # Œ s

 $ í ì  r \ " f é ß –{ 9 8 £ x_  PtRhO

y

~ à Ì} Œ •s  & h ] X ô  Ç „  F G- © œ# 4  % i ½ + É`  ¦ † < Ê\  l “  ô  Ç “ ¦ S X ‰ ’  ÷ &% 3  .

PACS numbers: 77

Keywords: PtRhOx, PZT, Electrode-barrier, Zr/Ti

I. " e  ] Ø

“

¦| 9 & h  y © œÄ »„  $ í B j— ¸o  ™ è (FRAM)_  > hµ 1 ϓ É r B j— ¸ o

 ì  r  _  ƒ  ½ ¨ \ >  B Ä º ×  æ כ ¹ô  Ç õ ] j ×  æ 
s   [1–

3]. FRAM ! s q_  €  & h `  ¦ ×  ¦ s l  0 A # Œ à ºf ” + þ A 1T-1C(1 transistor - 1 capacitor) ½ ¨› ¸ כ ¹½ ¨÷ &“ ¦ e ” Ü ¼ 9, : £ ¤ y , 32 Mbyte s  © œ_  FRAM\ " f  H H J r ' _  Z  } s \  ¦ 400 nm s  – Ð ± ú Æ Ò# Q  “ ¦, s \  ¦ 0 A # Œ y © œÄ »„  $ í ~ à Ì} Œ • _  ¿ ºa  y Œ ™™ è  H node ì  r o \  ¦ 0 A # Œ „  F G_  ¿ ºa • ¸ 100 nm s  – Ð ] j Œ •K   ô  Ç  [4]. ± ú “ É r $ í } Œ • “ : r • ¸ü < ¸ ú ˜ · ú ˜



9”   : £ ¤$ í 1 p x Ü ¼– Ð FRAM B j— ¸o  ! s q y © œÄ »„  ^ ‰– Ð 6 £ x6   x

÷

&  H @ /³ ð& h “   F « ѓ   Pb(Zr,Ti)O 3 (PZT) ~ à Ì} Œ •`  ¦, “ ¦| 9 

&

h  FRAM\  & h 6   x½ + É  â Ä º 1T-1C ½ ¨› ¸\ " f transistor_  source/drain õ  ƒ    ÷ &  H e  ¦  QÕ ª (\ V: n+ polycrystalline Si(poly-Si) or W) ü < ] X 8 ú ¤   H Â Ò „  F G“ É r PZT $ í ì  r : £ ¤ y

, í ß –™ è_  S X ‰í ß –`  ¦ } Œ •  H í ß –™ è S X ‰í ß –  © œ# 4 _  8 £ x õ  † < Êa  n+

polycrystalline-Si(poly-Si) ¢ ¸  H W 1 p x_  e  ¦  QÕ ªü <_   Ò

‚ Ã

Ì`  ¦ 0 Aô  Ç Ti ¢ ¸  H TiN õ  ° ú  “ É r glue 8 £ x s  € 9 כ ¹ >   ) a  .

Õ

ªo “ ¦ PZTü < ] X 8 ú ¤   H Â Ò „  F G“ É r  [ þ v ÷ &  H ì  rF G ì ø Í

∗

E-mail: kblee@sangji.ac.kr

„ 

\  _ ô  Ç ì  rF G x – Ð ‰ & ³ © œs  \ O   H „  F G Ü ¼– Ð ‚  × þ ˜ # Œ  ô 

Ç . PZT ~ à Ì} Œ •_   â Ä º ì  rF G x – Ð\  ¦ \ O î “ q à º e ”   H  Ò

„ 

F G Ü ¼– Ѝ  H Pt/IrO 2 /Ir [5,6] ü < ° ú  “ É r hybrid ½ ¨› ¸_  „  F G õ

 PtRhO y /PtRh/PtRhO y [7], PtIrO y /PtIr/PtIrO y [5, 8] ü < ° ú  “ É r Pt-½ + ËF K`  ¦ s 6   xô  Ç  8 £ x+ þ A_  „  F G s  ] jr ÷ &“ ¦ e ”

t ë ß –, „  F G_  ¿ ºa ü < ] j Œ • / B N& ñ s  4 Ÿ ¤¸ ú šô  Ç é ß –& h `  ¦ ° ú   H



.   " f RuO 2 , IrO ₂ 1 p x_  é ß –{ 9 8 £ x Ü ¼– Ð s  Qô  Ç — ¸Ž  H  Â

Ò „  F G ½ ¨› ¸(„  F G, S X ‰í ß – ~ ½ Ót  8 £ x, glue 8 £ x)\  ¦ s À Ò 9  H r

• ¸ e ” t ë ß –, s   â Ä º y © œÄ »„  $ í ~ à Ì} Œ • H J r ' _  ¾ º[ O 

„ 

À Ó  H ë  H ] j& h `  ¦ ˜ Г    [9,10].

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H Pt-½ + ËF K ×  æ_  
– Ð “ ¦“ : r \ P „   ™ è



\   6   x ÷ &  H PtRh(10 wt%)`  ¦ ì ø Í6 £ x$ í Û ¼( ' a A ~ ½ Ó Z O

Ü ¼– Ð í ß – or †   é ß –{ 9 8 £ x PtRhO y ~ à Ì} Œ •`  ¦ S X ‰í ß – ~ ½ Ót  8

£

x s 
 glue 8 £ x s  € 9 כ ¹\ O   H PZT Â Ò „  F G- © œ# 4 Ü ¼

–

Ð  6   x “ ¦  ô  Ç . · ú ¡_  ƒ  ½ ¨\ " f Ä ºo   H  8 £ x+ þ A _

 PtRhO _y /PtRh/PtRhO _y ˜ Ð   H é ß –{ 9 8 £ x PtRhO y  PZT(x = 0.47) ~ à Ì} Œ •_  ì  rF G x – Ð\  ¦ Á ºr ½ + É Ã º e ”   H „   F G- © œ# 4 Ü ¼– Ð" f_  Ä ºÃ º$ í `  ¦ { 9 7 £ x % i Ü ¼ 9 [11], ‘ : r ƒ  ½ ¨\ 

"

f  H PZT \ " f Zr/Ti_  † < Ê| ¾ Óq \    É r PtRhO y „  F G- © œ

#

4 _  : £ ¤$ í `  ¦ › ¸  % i  .

-115-

Õ

ªa Ë > 1. l ó ø Í “ : r • ¸\    É r PtRhO y /n+Si_  XRD + þ AI .

II. ÷ m Ç ] M ö

PtRhO y „  F G- © œ# 4 “ É r · ú ¡\ " f ƒ  / å Lô  Ç  ü < ° ú  s  2“  u  f ”

 â _  Pt-10 wt % Rh(PtRh) ½ + ËF K   ¿ `  ¦ s 6   xô  Ç ì ø Í 6

£

x$ í Û ¼( ' a A ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ] j Œ • % i  . Û ¼( ' a Ar  Arõ  O 2 _  ì  r· ú š“ É r y Œ •y Œ • 5 ×10 ⁻³ Torr, 2 × 10 ⁻³ Torr s % 3 “ ¦, 50 W_  rf-Ø  ¦§ 4 Ü ¼– Ð 10 nm/min_  7 £ x‚ à ÌÒ  ¦ – Ð" f 120 nm

¿

ºa _  PtRhO _y ~ à Ì} Œ •`  ¦ n+Si J ?s (  0 A\  $ í } Œ • % i  .

l

ó ø Í “ : r • ¸  H 50 ^◦ C \ " f 650 ^◦ C – Ð    or (   . 240 nm

¿

ºa _  Pb 1.1 (Zr 1 −x Ti x )O 3 (x = 0.2 ∼ 0.8) › ¸$ í _  PZT

~ Ã

Ì} Œ •“ É r sol-gel spin coating ~ ½ ÓZ O Ü ¼– Ð ] j Œ • % i Ü ¼ 9,  

Õ

ªa Ë > 2. PtRhO y ³ ð€  õ  Ar ⁺ s “ : r Ü ¼– Ð d ” y Œ •ô  Ç PtRhO y

Z O

ß ¼\ " f_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 .

[

jô  Ç PZT precursor x 9  ~ à Ì} Œ • ] j Œ •“ É r ‚ à Г ¦ ë  H‰  ³ [11,12]\  e ”

 . PZT ~ à Ì} Œ •_    & ñ  o\  ¦ 0 A # Œ í ß –™ è ì  r0 Al _  625

◦ C \ " f 1r ç ß – 1 l xî ß – Ê ê\ P % ƒo  % i  . PZT ~ à Ì} Œ • H J r  '

 6   x  © œÂ Ò „  F G“ É r € Œ ™ Û ¼ß ¼\  ¦ s 6   x # Œ 3 × 10 ⁻⁴ cm ² f ”

 â Ü ¼– Ð PtRhO y \  ¦ 7 £ x‚ Ã Ì # Œ  6   x % i  . 7 £ x‚ Ã Ì › ¸| “ É r

Â Ò „  F G_  ] j Œ •õ  ° ú  Ü ¼ 9 l ó ø Í “ : r • ¸  H 200 ^◦ C, ¿ ºa   H 80 nm s  .

PZT ~ à Ì} Œ • H J r ' _  — ¸Ž  H „  l & h  : £ ¤$ í “ É r  © œÂ Ò „   F

G õ  n+Si ³ ð€    s \ " f 8 £ ¤& ñ % i  . P-E s § 4  / B G‚   x 9

 ì  rF G x – Ð : £ ¤$ í “ É r ³ ðï  r o ) a y © œÄ »„  ^ ‰ _ …Û ¼' (RT66A, Radiant Tech.)\  ¦  6   x % i Ü ¼ 9, ì  rF G x – Ð 8 £ ¤& ñ r  Û ¼0 A g A ì ø Í4 Ÿ ¤“ É r ü @Â Ò µ 1 ϔ  l \  ¦ s 6   x # Œ 1 MHz, 5 V ”  ; Ÿ ¤ _   y Œ •+ þ A \  ¦  6   x % i  . „  À Ó-„  · ú š : £ ¤$ í “ É r { 9  7 ˜à Ԗ Ð B

j (Keithley 617)\  ¦  6   x # Œ 8 £ ¤& ñ % i  . PtRhO ^y x 9  PZT_    & ñ  o  H X-‚    r] X (XRD) ì  rF  g`  ¦, PtRhO y _   o

† <

Æ& h    ½ + Ë x 9  › ¸$ í q   H X-‚   F  g„    ì  rF  g(XPS)`  ¦  6   x

# Œ › ¸  % i  . PZT/PtRhO y /Si_  > €   : £ ¤$ í `  ¦ › ¸ 

l  0 A # Œ Auger „    ì  rF  g(AES)`  ¦  6   x % i  .

III. + s ÇÊ Ý õ m Í À X Ø8 ý

Õ

ªa Ë > 1“ É r n+Si(100) l ó ø Í\  # Œ Qt  l ó ø Í “ : r • ¸\ " f

$ í

} Œ •ô  Ç PtRhO y ~ à Ì} Œ •_  XRD  r] X  + þ AI s  . PtRhO ^y

~ Ã

Ì} Œ •_  [111]-» ¡ ¤ C † ¾ Ó$ í `  ¦ · ú ˜ à º e ” Ü ¼ 9, l ó ø Í “ : r • ¸ 300

◦ C \ " f 400 ^◦ C  s \ " f (111) x ß ¼ ‰ & ³$ † < Ê`  ¦ · ú ˜ à º e ”

Ü ¼ 9, 150 ^◦ C s  \ " f  H q & ñ | 9 _  halo  © œs 
 è ß –



. 7 £ ¤, l ó ø Í “ : r • ¸ 150 ^◦ C s  \ " f  H   & ñ õ  q & ñ | 9 s 

Õ

ªa Ë > 3. Pb(Zr _{1 −x} Ti _x )O ₃ /PtRhO _y /n+Si_  XRD + þ AI .

™

D ¥ F   9, 200 ^◦ C s  © œ\ " f  H   & ñ  © œ ë ß –s  ” > r F † < Ê`  ¦ · ú ˜ Ã

º e ”  . PtRhO y _  l ó ø Í “ : r • ¸\    É r  o† < Æ& h    ½ + Ë  © œI  x 9

 † < Ê| ¾ Óq   H · ú ¡_   7 Hë  H \  ˜ Г ¦ô  Ç   e ”   [13]. ‘ : r  7 Hë  H \ 

"

f  H   & ñ $ í s   © œ Ä ºÃ ºô  Ç l ó ø Í “ : r • ¸ 400 ^◦ C \ " f ] j Œ • ô 

Ç PtRhO _y ~ à Ì} Œ •`  ¦ PZT ~ à Ì} Œ •_  Â Ò „  F G- © œ# 4 Ü ¼– Ð   6

  x % i  .

Õ

ªa Ë > 2\   H 400 ^◦ C \ " f ] j Œ •ô  Ç PtRhO _y ~ à Ì} Œ •_  ³ ð€   x 9

 Ar s “ : r Ü ¼– Ð d ” y Œ •ô  Ç Z O ß ¼\ " f_  XPS Û ¼& 7 ˜à Ô! 3 `  ¦
 

 · p . XPS 8 £ ¤& ñ \  _ ô  Ç PtRhO y ³ ð€   x 9  Z O ß ¼\ " f_  Rh/Pt“ É r 0.12 – Ð Û ¼( ' a A   ¿ _  › ¸$ í õ   _  { 9 u ô  Ç .

ì

ø ̀  \  ³ ð€   x 9  Z O ß ¼\ " f_  O/Pt  H y Œ •y Œ • 1.8 x 9  0.69s 



. 7 £ ¤, Ar s “ : r d ” y Œ •r  í ß –™ è_  ì  r K (decomposition) ´ ò õ

\  ¦ C ] j  8 • ¸ Û ¼( ' a A r  í ß –™ èü <_  ì ø Í6 £ x \  _  

#

Œ ³ ð€  \   H PtO 2 (x 9  Rh 3 O 2 )   ½ + Ë  © œI  ŠҖ Ð ” > r F   t

ë ß –, Z O ß ¼\ " f  H PtO ¢ ¸  H Pt( ¢ ¸  H PtRh)  ŠҖ Ð ™ D ¥ F 

  H  כ Ü ¼– Ð K $ 3 ½ + É Ã º e ”  .

Õ

ªa Ë > 4. PtRhO _y /Pb(Zr _{1 −x} Ti _x )O ₃ /PtRhO _y /n+Si H

J r ' _  (a) „  + þ A& h “   P-E s § 4  / B G‚   x 9  (b) P _r , E c _  Ti † < Ê| ¾ Ó x _ ” > r$ í .

Õ

ªa Ë > 3“ É r PtRhO y /n+Si 0 A\  $ í } Œ •ô  Ç Pb(Zr _{1 −x} Ti x )O 3

(x = 0.3 ∼ 0.8) ~ à Ì} Œ •_  XRD + þ AI \  ¦
  · p . Ti † < Ê| ¾ Ó x

= 0.4 \ " f 0.8_   â Ä º\   H  ½ ™ ü ô  Ç C † ¾ Ó_  ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s  à

Ô é ß –{ 9  © œ`  ¦
  · p . ì ø ̀  \  x = 0.3 s  \ " f  H PZT x

ß ¼  H  _ 
 
t  · ú §  H  . Õ ª Q
 Õ ªa Ë > 4(a)\ " f ˜ Ð



 H  ü < ° ú  s  P-E s § 4 / B G‚  “ É r — ¸Ž  H x \  @ / # Œ y © œÄ »„  

$ í

`  ¦
 ? / 9, é ß –t  Ti † < Ê| ¾ Ó x 7 £ x ½ + Éà º2 Ÿ ¤ ï ß –À Ó ì  rF G P <sub>r</sub> õ  † ½ ӄ  l  © œ E <sub>c</sub>  7 £ x    H  ⠆ ¾ Ó`  ¦ ˜ Ðs  9, x = 0.2_ 

 â

Ä º P ^r s  0.5 µC/cm ² _   Œ •“ É r ° ú כ`  ¦ ° ú   H  . s  Qô  Ç P r õ  E c _  $ í ì  r x _ ” > r$ í `  ¦ Õ ªa Ë > 4(b)\ 
 ? /% 3  . Õ ª Q
 Õ

ªa Ë > 3_  XRD + þ AI \ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  x = 0.3 s  \ 

"

f PZT ` …– ÐÚ ÔÛ ¼ s à Ô  © œs   _  \ O s  q & ñ | 9   © œ`  ¦ ˜ Ð s

  H r « Ñ\  @ / # Œ ï ß –À Ó ì  rF G P r s  q 2 Ÿ ¤ 1 µC/cm ² s 

_   Œ •“ É r ° ú כs t ë ß – y © œÄ »„   © œ_  P-E s § 4  : £ ¤$ í `  ¦
 

?

/  H : £ ¤ s ô  Ç   õ \  ¦ S X ‰ “   % i  . s  Qô  Ç   õ   H  _  ˜ Ð

“

¦  ) a   \ O Ü ¼ 9, P-E s § 4  / B G‚   8 £ ¤& ñ r  š ¸À Ó\  _ ô  Ç  0

p

x$ í “ É r ] j Ù þ ¡l  M :ë  H \ , ~ à Ì} Œ •_  p [ j ½ ¨› ¸ü < › ' aº   ) a    õ

– Ð Æ Ò8 £ ¤ ÷ &t ë ß – s \  @ /ô  Ç  [ jô  Ç › ¸   H ‘ : r  7 Hë  H \ " f C

] j % i  .

Õ

ªa Ë > 5\   H PZT/PtRhO y ~ à Ì} Œ • H J r ' \ " f Ti † < Ê| ¾ Ó x \    É r ì  rF G x – Ð_  8 £ ¤& ñ   õ \  ¦
 ? /% 3  . 10 ¹¹    _  Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤ \  _ ô  Ç ì  rF G x – ÐÖ  ¦“ É r @ / Òì  r_  r « Ñ\ 

"

f 20 % s ? /– Ð
 z Œ ¤Ü ¼ 9, s   H ³ ðï  r Pt/PZT/Pt \  q

 # Œ B Ä º > h‚   ) a : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Г   . : £ ¤ y  x = 0.6“   Pb(Zr _0.4 Ti _0.6 )O ₃ ~ à Ì} Œ • H J r ' _   â Ä º  H 3 % & ñ • ¸_ 



_  Á ºr  | ¨ c à º e ”   H ì  rF G x – ÐÖ  ¦\  ¦
 ? /% 3  . s  Q ô 

Ç Pb(Zr _0.4 Ti 0.6 )O 3 ~ à Ì} Œ • H J r ' _  ì  rF G x – Ð œ íl ü <

Õ

ªa Ë > 5. PtRhO _y /Pb(Zr _{1 −x} Ti _x )O ₃ /PtRhO _y /n+Si H

J r ' _  ì  rF G x – Ð : £ ¤$ í . î ß –_  Õ ªa Ë >“ É r PtRhO y / Pb(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y /n+ Si H J r ' _  ì  rF G x – Ð

„ 

õ  Ê ê_  P-E s § 4  / B G‚  e ” .

Õ

ªa Ë > 6. PtRhO y /Pb(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y /n+Si H

J r ' _  PtRhO _y l ó ø Í “ : r • ¸\    É r P r , E _c _     o.

î

ß –_  Õ ªa Ë >“ É r H J r ' _  „  + þ A& h “   P-E s § 4  / B G‚  e ” .

10 ¹¹   _  Û ¼0 Ag A Ê ê_  P-E s § 4  / B G‚  `  ¦ Õ ªa Ë > 5_  î ß –\ 
 

? /% 3  . s  Qô  Ç PZT $ í ì  r \    É r P-E s § 4  / B G‚   : £ ¤$ í õ

 ì  rF G x – Ð : £ ¤$ í _  s   H @ /³ ð& h “   ì  rF G x – Ð ] j 6   x

„ 

F G“   Pt/IrO 2 \  @ / # Œ• ¸ ˜ Г ¦  ) a   e ” Ü ¼ 9 [14], s   â Ä

º x = 0.47   H % ƒ\ " f  © œ Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H ì ø ̀  ,

‘

: r  7 Hë  H \ " f  6   xô  Ç PtRhO _y „  F G- © œ# 4 _   â Ä º x = 0.6\ 

"

f Õ ªa Ë > 5\ " f ˜ Ѝ  H  ü < ° ú  s  P-E s § 4 / B G‚  _  — ¸€ ª œõ  ì  r F

G x – ÐÖ  ¦ \   © œ Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Г   . Õ ªa Ë > 5î ß –\  ˜ Ð

“

  P-E s § 4  / B G‚  \ " f x = 0.6“   PZT H J r ' _  P r õ  E c   H y Œ •y Œ • Õ ªa Ë > 4(b)\  ˜ Г    כ õ  ° ú  s  22 µC/cm ² , 87 kV/cm s  . Õ ª Q
 s  Qô  Ç y © œÄ »„  $ í : £ ¤$ í \  @ /ô  Ç PZT

$ í

ì  r _ ” > r • ¸_  s  : r& h “   K $ 3 “ É r  _  ˜ Г ¦÷ &t  · ú §€ Œ ¤Ü ¼ 9, : £ ¤ y  Pt/Ti „  F G s      Pt/IrO ₂ , PtRhO _y \  @ /ô  Ç s 



: r& h  [ O " î “ É r B Ä º # Q 9Ö  ¦  כ Ü ¼– Ð  « Ñ  ) a  .

Õ

ªa Ë > 7. PtRhO _y l ó ø Í “ : r • ¸\    É r PtRhO y /Pb

(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y /n+Si H J r ' _  „  + þ A& h “   ì

 rF G x – Ð : £ ¤$ í .

Õ

ªa Ë > 8. PtRhO _y /Pb(Zr _0.4 Ti _0.6 )O ₃ /PtRhO _y /n+Si_  AES U  ·s  î  rF Y `.

‘

: r  7 Hë  H_ 
 Qt   Òì  r“ É r · ú ¡\ " f ƒ  / å Lô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç y © œÄ »

„ 

$ í : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Ðs   H Pb(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y \  @ /ô  Ç



[ jô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ › ¸  % i  . Õ ªa Ë > 6\   H PtRhO y ] j Œ •r  l

ó ø Í “ : r • ¸\    É r Pb(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y ~ à Ì} Œ • H J  r

' _  P r õ  E c ° ú כ`  ¦ † < Êa 
  · p  כ s  . l ó ø Í “ : r • ¸  © œ

“

: r“    â Ä º PZT ~ à Ì} Œ •“ É r y © œÄ »„  $ í `  ¦ ˜ Ðs t  · ú §Ü ¼ 9, 150

◦ C_  l ó ø Í “ : r • ¸\  @ / # Œ P ^r “ É r 5 µC/cm ² Ü ¼– Ð B Ä º & h 



. ì ø ̀  , 300 ^◦ C s  © œ_  l ó ø Í “ : r • ¸\  @ / # Œ  H P-E s 

§

4  : £ ¤$ í “ É r  _     t  · ú §  H  . Õ ªa Ë > 6 î ß –\   H s  Qô  Ç l

ó ø Í “ : r • ¸\    É r „  + þ A& h “   P-E s § 4  / B G‚  `  ¦
 ? /% 3 



. ì ø ̀  \  ì  rF G x – ÐÖ  ¦“ É r PtRhO y _  l ó ø Í “ : r • ¸\  Á º › ' a

>   _  Á ºr  | ¨ c & ñ • ¸s  9 é ß –t , l ó ø Í “ : r • ¸ 650 ^◦ C _  “ ¦“ : r“    â Ä º ì  rF G x – ÐÖ  ¦ s  9 % & ñ • ¸– Ð
 z Œ ¤ . : £ ¤

Õ

ªa Ë > 9. PtRhO y /Pb(Zr 0.4 Ti 0.6 )O 3 /PtRhO y /n+Si H

J r ' _  I-V : £ ¤$ í . î ß –_  Õ ªa Ë >“ É r I-t : £ ¤$ í `  ¦
 Í Ç r.

y

 s  r « Ñ_   â Ä º  H P-E s § 4  / B G‚   8 £ ¤& ñ r   © œÂ Ò „  F G õ

 n+Si ³ ð€  õ _  „  F G`  ¦  6   xô  Ç  â Ä º,  © œÂ Ò „  F G õ   Â

Ò PtRhO y „  F G`  ¦  6   xô  Ç  â Ä º˜ Ð  E c   H  _  { 9 & ñ 

“

¦ P ^r ° ú כë ß –  ™ è & h “ É r s \  ¦
 ? /% 3 Ü ¼ 9, s ü < Ä »  ô 

Ç  ⠆ ¾ Ó`  ¦ Õ ªa Ë > 5\ " f ì  rF G x – Ð q “ §& h   H r « Ñ[ þ t \ 

"

f• ¸ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3  . s  Qô  Ç „  F G ] X 8 ú ¤_  s \  _ ô  Ç P-E s § 4  / B G‚   : £ ¤$ í 7 £ ¤, { 9 & ñ ô  Ç E c ° ú כ\  @ /ô  Ç P r _  y Œ ™™ è



 H PZT – РÒ' _  í ß –™ è S X ‰í ß –s 
, PtRhO y ü < Si_  ì ø Í6 £ x \  _  # Œ PtRhO y ü < Si  s \   © œ@ /& h Ü ¼– Ð  H $ † ½ Ó_  > €  



© œI  Ò q t$ í  ) a  כ Ü ¼– Ð Æ Ò : r½ + É Ã º e ”  .

0

A_  Æ Ò : r`  ¦ S X ‰ “   l  0 A # Œ Õ ªa Ë > 8“ É r Pb(Zr 0.4 Ti _0.6 ) O 3 /PtRhO y /n+ Si \  @ /ô  Ç AES U  ·s  î  rF Y ``  ¦ 8 £ ¤& ñ ô  Ç    õ

s  . # Œl " f PtRhO ^y _  l ó ø Í “ : r • ¸  H 400 ^◦ C s  . PZT

?

/_  { 9 & ñ ô  Ç í ß –™ è î  rF Y ` õ  & h “ É r ; Ÿ ¤_  PZT/PtRhO _y _ 

>

€  “ É r „  + þ A& h “   ì  rF G x – Ð \ O   H PZT_   â Ä ºü < { 9  u

ô  Ç  [1]. ì ø ̀  \  PZT– Ð Â Ò' _  í ß –™ è S X ‰í ß –\  _  ô 

Ç PtRhO _y /Si > €  _     o  H S X ‰ “  ½ + É Ã º \ O % 3 t ë ß –, PtRhO y ü < Si_  ì ø Í6 £ x \  _ ô  Ç Pt-Rh-Si-O_  > €  _  + þ A$ í _  0 p x$ í “ É r PtRhO y /Si_  Z O ß ¼ $ † ½ Ó 8 £ ¤& ñ Ü ¼– РÒ'  S X ‰

“

 ½ + É Ã º e ” % 3 Ü ¼ 9, PZT $ í ì  r x 9  PtRhO y l ó ø Í “ : r • ¸\   

 É

r    o  H ‰ & ³F  ƒ  ½ ¨ ”  ' Ÿ  ×  æ s  .

Õ

ªa Ë > 9  H { 9 & ñ „  · ú š _  „  À Ó-r ç ß –(I-t) : £ ¤$ í x 9  s – Ð Â

Ò'  ½ ¨ô  Ç 600 s Ê ê_  „  À Ó° ú כ`  ¦  6   xô  Ç „  À Ó-„  · ú š(I-V) :

£

¤$ í `  ¦
  · p  כ s  . Õ ªa Ë > 9 î ß –_  Õ ªa Ë >\ " f 5 V s  © œ _

 „  · ú š\ " f  H “ ¦Ä »„  ^ ‰\ " f
 
  H Ä »„   s  ¢ - a \  _  ô 

Ç ¾ º[ O „  À Ó y Œ ™™ è\  ¦ S X ‰ “  ½ + É Ã º e ” % 3 t ë ß – 5 V s  \ " f  H

¾

º[ O  „  À Ó r ç ß –\     7 £ x   
 { 9 & ñ † < Ê`  ¦ S X ‰ “   

%

i  . s  Qô  Ç I-t : £ ¤$ í “ É r PZT/Pt \ " fü <  Ø Ô 9 ì  rF G x 

–

Ð ´ òõ ü <  © œ› ' a › ' a > \  ¦ ‰ & ³F  ƒ  ½ ¨ ×  æ s  . Õ ªa Ë > 9_  I-V /

B

G‚  \ " f 5 V(„  l  © œ 200 kV/cm)\ " f_  ¾ º[ O „  À Ó x 9 • ¸



 H 2 × 10 ⁻⁷ A/cm ² Ü ¼– Ð PZT/Pt\ " fü <  _  ° ú  “ É r ß ¼l 

\

 ¦ s  9, PZT/Ir, PZT/IrO 2 , PZT/RuO ₂ [9, 14] ˜ Ð  & h 

“ É

r Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í `  ¦ ˜ Г   .

IV. + s Ç Â ] Ø

‘

: r ƒ  ½ ¨\ " f  H f ” ] X  z  ´o – B H l ó ø Í 0 A\  7 £ x‚ à Ìô  Ç PtRhO y

é

ß –{ 9 8 £ x „  F G- © œ# 4  (PtRhO _y /n+Si)`  ¦ # Œ Q l ó ø Í “ : r • ¸\ 

"

f ] j Œ • “ ¦, Õ ª 0 A\  $ í } Œ •ô  Ç Pb(Zr _{1 −x} Ti x )O 3 (PZT: x = 0.2 ∼ 0.8) ~ à Ì} Œ • H J r ' _  y © œÄ »„  $ í \  @ /ô  Ç $ í ì  r _ ” > r

$ í

`  ¦ › ¸  % i  . @ / Òì  r_  PZT ~ à Ì} Œ • H J r '   H ¸ ú ˜ Ÿ í



o ) a ì  rF G-„  l  © œ(P-E) s § 4  : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  . Õ ª Q

 ï ß –À Ó ì  rF G õ  † ½ ӄ  l  © œ x 9  Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤ \  _ ô  Ç ì  rF G

’

< Hz  ´ : £ ¤$ í “ É r Zr/Ti_  $ í ì  r † < Ê| ¾ Óq \  _ ” > r % i Ü ¼ 9, : £ ¤ y 

PZT(x = 0.6) ~ à Ì} Œ •“ É r 10 ¹¹   _  Û ¼0 Ag A ì ø Í4 Ÿ ¤ \  _ ô  Ç ì  r F

G ’ < Hz  ´s  3 % & ñ • ¸_  B Ä º Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í `  ¦
 ? /% 3  .

s

 Qô  Ç Ä ºÃ ºô  Ç : £ ¤$ í “ É r é ß –{ 9 8 £ x_  PtRhO _y ~ à Ì} Œ •s  & h ] X ô  Ç

„ 

F G- © œ# 4  % i ½ + É`  ¦ † < Ê\  l “    9, “ ¦| 9 & h  FRAM\  & h 6   x

| ¨

c à º e ”   H ç ß –é ß –ô  Ç „  F G- © œ# 4 Ü ¼– Ð Ä »6   x  .

P c

p 8 ý ò k >

‘

: r ƒ  ½ ¨_  { 9  ҍ  H 2001¸  • ¸  © œt @ /† < Ɠ § “ §? / ƒ  ½ ¨q 

\

 _  # Œ à º' Ÿ ÷ &% 3 Ü ¼ 9, s \  y Œ ™ × ¼w n m  .

Y c

p w Š à U Ø ”  ô

[1] J. F. Scott and C. A. Araujo, Science, 246, 1400 (1989).

[2] R. Moazami, C. Hu and W. H. Shepherd, IEEE Trans. Electron. Dev. 39, 2044 (1992).

[3] J. T. Evans and R. Womack, IEEE Solid-State Cir- cuit, 23, 1171 (1988).

[4] R. Ramesh, W. K. Chan, B. Wilkens, H. Gilchrist, T. Sands, J. M. Tarascon, V. G. Keramidas, D. K.

Fork, J. Lee and A. Safari, Appl. Phys. Lett. 61, 1537 (1992).

[5] T. Nakamura, Y. Nakao, A. Kamisawa and H.

Takasu, Jpn. J. Appl. Phys. 34, 5184 (1995).

[6] K. B. Lee, Y. Song and S. O. Ryu, J. Korean Phys.

Soc. 36, 299 (2000).

[7] H. B. Bhatt, S. B. Desu, D. P. Vijay, Y. S. Hwang, X. Zhang, M. Nagata and A. Grill, Appl. Phys. Lett.

71, 719 (1997).

[8] K. H. Lee, K. B. Lee and S. B. Desu, J. Kor. Phy.

Soc. 42, 538 (2003).

[9] K. B. Lee and S. B. Desu, Current Appl. Phys. 1, 379 (2001).

[10] S. B. Desu, Phys. Stat. Sol. (a)151, 467 (1995).

[11] s  â ' Ÿ , s  F  g C , ~ à ̲ ú ˜  ñ, Å Ò# î  Ý ¶, D hÓ ü t o , 43, 247 (2001).

[12] K. B. Lee, Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 596, 235 (2000).

[13] K. B. Lee, K. H. Lee, B. K. Ju and C. N. Whang, J. Kor. Phy. Soc. 41, 745 (2002).

[14] K. Matsuura, K. Takai, T. Tamura, H. Ashida and S.

Otani, IEICE Trans. Electron. E81-C, 528 (1998).

Compositional Dependence of the Ferroelectric Properties of Pb(Zr _{1 −x} Ti _x )O ₃ Thin-Film Capacitors Deposited on Single-layered

PtRhO _y Electrode-Barriers

K. B. Lee ^∗ and K. H. Lee

Department of Computer & Electronic Physics, Sangji university, Wonju 220-702

B. K. Ju

Microsystem Research System, Korea Institute of Science & Technology, Seoul 136-791 (Received 30 May 2003)

We investigated the feasibility of PtRhO

y

electrode-barriers deposited on Si without any buffer, as well as the compositional dependence of the ferroelectric properties of Pb(Zr

_1−x

Ti

x

)O

3

(PZT: x

= 0.2 ∼ 0.8) thin-film capacitors deposited on them. We found that the substrate temperature (50

◦

C to 650

^◦

C) for the deposition of the PtRhO

y

layers affected their chemical binding states, as well as their crystallinity. PZT thin-film capacitors showed well-saturated P-E hysteresis curves, while the remanent polarization, as well as the polarization loss after switching repetitions, depended on the Zr/Ti compositional ratio. Among them, the PZT (x = 0.6) capacitor showed superior ferroelectric properties, with no polarization loss even after 10

¹¹

switching cycles. Such device- worthy properties of this capacitor were due to the high quality of the PtRhO

y

electrode-barriers, which was confirmed by using Auger electron spectroscopy.

PACS numbers: 77

Keywords: PtRhOx, PZT, Electrode–barrier, Zr/Ti

∗

E-mail: kblee@sangji.ac.kr