We fabricated and investigated $PbTiO_3$ thin films on Pt and TiN electrodes. The primary objective of this thesis work was to find out the possibility of fabrication of fer-roelectric coaxial nanowires (core:TiN, shell:$PbTiO_3$). In order to attain the objective, the preliminary experiment was done to fabricate TiN and $PbTiO_3$(PTO) thin films as electrodes and ferroelectric thin films, respectively. Ferroelectric thin films have been widely investigated using Pt thin films as electrodes. However, TiN thin films have not been investigated as the electrode for ferroelectric thin films.
We deposited $TiO_2$ layer by both DC sputtering as well as by ALD and successfully fabricated the PTO thin films by the PbO vapor phase reaction sputtering consecutively. X-ray diffraction confirmed the perovskite phase of PTO thin films on both Pt and TiN electrodes. Because of self polarization and blocking layer, however, PTO thin films de-posited by vapor phase reaction of PbO on sputtered $TiO_2$ layer on TiN wasn’t able to switch the domain. The blocking layer between TiN and PTO thin films caused the im-print of ferroelectric thin films. But, the PTO ferroelectric thin films deposited by vapor phase reaction of PbO on ALD $TiO_2$ layer both Pt and TiN electrodes show switched and improved ferroelectric property rather than on sputtered $TiO_2$ layer.
In summary, the successful fabrication of PTO ferroelectric thin films by vapor phase reaction of PbO on ALD $TiO_2$ layer and TiN electrodes suggests us the possibility of fabrication of ferroelectric coaxial nanowires (core:TiN, shell:$PbTiO_3$).
Pt과 TiN 전극 위에 $PbTiO_3$ 박막을 제조하고 분석하였다. 연구 목적은 강유전체 coaxial nanowires(core:TiN, shell:$PbTiO_3$)의 제조 가능성을 보는 것이다. 연구 목적을 얻기 위해서 기초 실험으로 TiN과 $PbTiO_3$(PTO)를 각각 전극과 강유전체 박막을 제조하는 것이다. 강유전체 박막은 Pt을 전극으로써 널리 사용되어진다. 하지만, TiN박막은 강유전체 박막의 전극으로써 연구되어진 바는 없다.
DC 스퍼터링과 ALD법을 이용하여 $TiO_2$를 증착하고, 연속적으로 PbO 증기상 반응 스퍼터링함으로써 PTO 박막을 성공적으로 제조하였다. XRD를 통해서 Pt과 TiN기판위에 PTO박막의 페로브스카이트상을 확인하였다. 하지만 blocking layer 때문에 TiN 기판 위에 스퍼터링 된 $TiO_2$와 PbO 증기상 반응을 하여 생성된 PTO 박막의 경우 도메인의 스위칭이 되지 않았다. TiN와 PTO 사이의 blocking layer는 강유전체의 imprint를 야기시킨다. 하지만, Pt과 TiN 기판 위에 ALD $TiO_2$ 와 PbO 증기상 반응을 하여 생성된 PTiO 박막의 경우 스위칭이 됐으며, 보다 향상된 강유전 특성을 얻을 수 있었다.
간략하게 말하면, TiN기판 위에 ALD $TiO_2$ 와 PbO 증기상 반응을 통해서 성공적인 PTO 박막을 제조함으로써 강유전체 coaxial nanowires(core:TiN, shell:$PbTiO_3$)의 제조가능성을 제시할 수 있었다.
