65 research outputs found
Study of the Electrode Effects on Ferroelectric Hf0.5Zr0.5O2 Thin Film
ํ์๋
ผ๋ฌธ(๋ฐ์ฌ)--์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ :๊ณต๊ณผ๋ํ ์ฌ๋ฃ๊ณตํ๋ถ,2020. 2. ํฉ์ฒ ์ฑ.Ferroelectricity of doped HfO2 was first reported in 2011 by NaMLab in Dresden, Germany. Ever since the discovery of the unprecedented ferroelectric orthorhombic Pca21 phase in doped HfO2, a number of research have been conducted. Unlike conventional ferroelectric perovskite materials, which show degraded ferroelectric property under certain critical thickness, fluorite structured-doped HfO2 maintains its property under few nm thickness, which is a high gain in terms of scaling and three dimensional structure. Its Si compatibility is another intriguing factor for manufacturing. Numerous studies have been conducted to find the origin of ferroelectric orthorhombic phase within doped HfO2, including effects from film thickness, dopant type, annealing condition, top electrode presence. A number of studies on the first principle calculation based on thermodynamics have been also conducted. However, very few research has been conducted on the kinetics and bottom electrode effect, on which this dissertation aims to emphasize.
Finding the origin of the unprecedented ferroelectricity within doped HfO2 has suffered from a serious gap between its theoretical calculation, mostly based on thermodynamic approach. To fill the gap, the first part of the dissertation proposes to consider the kinetic energy, providing the evidence of the kinetic energy barrier upon a phase transformation from the tetragonal phase to the monoclinic phase affected by the TiN top electrode (capping layer). 10 nm thick Hf0.5Zr0.5O2 thin films were deposited and annealed with or without the TiN capping layer with subsequent annealing at different time and temperature. Arrhenius plot is constructed to obtain the activation energy for the tetragonal-to-monoclinic phase transformation by calculating the amount of the transformed phase using X-ray diffraction pattern. JohnsonโMehlโAvrami and nucleation-limited transformation models are utilized to describe the characteristic nucleation and growth time and calculate the activation energy for the monoclinic phase transformation of the Hf0.5Zr0.5O2 thin film. Both models demonstrate that the TiN capping layer provides a kinetic energy barrier for tetragonal-to-monoclinic phase transformation and enhances the ferroelectric property.
The second part of the dissertation explains the bottom electrode effect, especially Ru electrode. Ru has been reported to be oxidized to RuO2 during initial atomic layer deposition process when using O3 for oxidant. This formation of RuO2 layer on Ru electrode is expected to act as a layer to hinder the growth of a non-ferroelectric monoclinic phase and promote the tetragonal phase formation, which can transform into a metastable ferroelectric orthorhombic phase. It turned out that Hf0.5Zr0.5O2 thin film is crystallized on Ru electrode aided by the formation of RuO2 layer at as-deposited condition without any further post-annealing process. As-deposited film, however, showed high leakage current and endurance problem, which required further annealing, which caused Ru diffusion into the dielectric layer and degraded the ferroelectric property. Without the post-annealing process, ~10 nm Hf0.5Zr0.5O2 thin film produced a large amount of orthorhombic phases which aided in high remnant polarization of ~17 ฮผC/cm2 at 4 MV/cm with ~108 endurance cycling.2011๋
๋
์ผ ๋๋ ์ค๋ด์ ์๋ NaMLab ์์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ์ ๋ณด์ด๋ HfO2 ๋ฌผ์ง์ ์ฒ์ ๋ฐํ ํ ํ๋ก๋ถํฐ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ ๋์ด ์๋ค. ๊ฐ์ ์ ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ Pca21 ์์ HfO2 ๋ ๋๊ป๊ฐ ๊ฐ์๋จ์ ๋ฐ๋ผ์ ํน์ฑ์ด ์ดํ๋๋ ๊ธฐ์กด ํ๋ก๋ธ์ค์นด์ดํธ ๋ฌผ์ง๊ณผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ช nm ์์ค์์๋ ๊ฐ์ ์ ์ฑ ํน์ง์ ๋ณด์ด๊ธฐ ๋๋ฌธ์ scaling ๊ณผ 3์ฐจ์ ๊ตฌ์กฐ ์ธก๋ฉด์์ ๊ฐ์ ์ ๊ฐ๊ณ ๊ธฐ์กด Si ๊ณต์ ์ ์ ๋ถํฉํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ฐจ์ธ๋ ๋ฉ๋ชจ๋ฆฌ ๋ฌผ์ง๋ก ๊ผฝํ๋ค. ๋๊ป, ๋ํํธ, ์ด์ฒ๋ฆฌ ์กฐ๊ฑด, ์๋ถ ์ ๊ทน ํจ๊ณผ ๋ฐ ์ด์ญํ์ ๊ธฐ๋ฐ ๋ ์ 1์๋ฆฌ ๊ณ์ฐ ๋ฑ ๊ฐ์ ์ ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ HfO2 ๋ฌผ์ง ๊ฑฐ๋์ ์์ธ์ ๋ํด์ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ ๋์ด ์๋ค. ํ์ง๋ง ๋๋ ฅํ ์ธก๋ฉด์์๋ ๋ง์ ๋ณด๊ณ ๊ฐ ๋์ด์์ง ์๊ณ Ru ํ๋ถ ์ ๊ทน์ ์ฌ์ฉํ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ๋ ๋ง์ด ๋ณด๊ณ ๋์ด ์ค์ง ์์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ด ํ์ ๋
ผ๋ฌธ์์๋ ์์ ๋ ํจ๊ณผ์ ๋ํด์ ์ดํด๋ณด๊ณ ์ ํ๋ค.
์ด์ญํ์ ๊ธฐ๋ฐํ ์ 1์๋ฆฌ ๊ณ์ฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ณ์ฐ ์์๋ฅผ ๋ฐ๊ฟ๋ด๋ ์คํ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ์นํ์ง ์๋ ํ๊ณ์ ์ ๋ณด์ธ๋ค. ์ด๋ฐ ํ๊ณ์ ์ ๊ทน๋ณตํ๊ณ ์ ๋๋ ฅํ์ ์ธ ์ธก๋ฉด์์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ ๋ฐํ ํ์์ ๋ํด์ ์ ๊ทผํ ํ์๊ฐ ์๋ค. ํ์ ๋
ผ๋ฌธ ์ฒซ๋ฒ์งธ ํํธ์์๋ Zr ๋ํ๋ HfO2 ๋ฐ๋ง์์ ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ ์งํ ํ ๋ tetragonal ์์์ monoclinic ์์ผ๋ก ์์ ์ด๊ฐ ์ผ์ด๋๋๋ฐ ์๋ถ ์ ๊ทน์ ์กด์ฌ ์ ๋ฌด์ ๋ฐ๋ฅธ activation energy ๋ณํ๊ฐ์ ๊ตฌํ ์ ์๋ค. ๋ณธ ์คํ์์๋ 10 nm ์ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ ์ฆ์ฐฉํ์ฌ TiN ์๋ถ ์ ๊ทน ์ฆ์ฐฉ ๋ฐ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์๊ฐ๊ณผ ์จ๋ ์กฐ๊ฑด์ ๋ฐ๋ผ์ ์์ ์ด๊ฐ ์ผ์ด๋๋ ์ ๋๋ฅผ X-ray ํ์ ๋ถ์๋ฒ์ ํตํด ๊ตฌํ๋ฉฐ Arrhenius plot ์ ํตํด activation energy ๋ฅผ ๊ณ์ฐ ํ ์ ์๋ค. ๊ณ ์ ์ ์ธ Johnson-Mehl-Avrami ๋ชจ๋ธ์ผ๋ก ๋ค๊ฒฐ์ ์ธ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ nucleation and growth ๊ฑฐ๋์ ๋ถ์ํ ๊ฒฝ์ฐ ํ๊ณ์ ์ ๋ณด์์ผ๋ฉฐ ์๋ก ์ ์ํ๋ nucleation-limited-transformation ๋ชจ๋ธ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ nucleation and growth ์ฑ์ฅ ๊ฑฐ๋์ ์ ๋๋ณํ ์ ์๋ค.
๋๋ฒ์งธ ํํธ์์๋ Ru ํ๋ถ ์ ๊ทน์ด Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ๋ํด ๊ณ ์ฐฐํ๋ค. Ru ํ๋ถ ์ ๊ทน ์์์ ์ค์กด์ ์ฐํ์ ๋ก ์ฌ์ฉํ์ฌ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ ์์์ธต ์ฆ์ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ฆ์ฐฉํ ๋ ์ด๊ธฐ ์ฑ์ฅ์์ rutile ์์ RuO2 ๊ฐ ์๊ธฐ๊ฒ ๋๋๋ฐ ์ด๋ tetragonal phase ์ lattice mismatch ๊ฐ ํฌ์ง ์์ local preferential ํ Hf0.5Zr0.5O2๋ฅผ ์ฑ์ฅ์ํค๊ณ ๋น๊ฐ์ ์ ์ฑ์ธ monoclinic phase ๋ฅผ ์ต์ ์ํจ๋ค. ํ ๋ฐฉํฅ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ํ๊ฐ ์ ๋ Ru ์ ๊ทน์ด in-situ ๊ฒฐ์ ํ๋ฅผ ์ ๋ ํ์์ผ๋ฉฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก Ru ํ๋ถ ์ ๊ทน ์์ ์ฆ์ฐฉ ๋ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ํ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์์ด ๊ฒฐ์ ํ๊ฐ ๋๋ ๊ฑฐ๋์ ๋ณด์ด๋๋ฐ ์ด๋ TiN ํ๋ถ ์ ๊ทน ์์ ์ฆ์ฐฉํ ๋ค ์ด์ฒ๋ฆฌ ํ ๋ฐ๋ง๊ณผ ๋น์ทํ ์๋ฅ ๋ถ๊ทน ๊ฐ์ ๋ณด์๋ค. ํ์ง๋ง ํ ์ด์ฒ๋ฆฌ๊ฐ ์๋ Ru ์ ๋ฐ๋ง์ ๊ฒฝ์ฐ ๋์ ๋์ค ์ ๋ฅ๋ฅผ ๋ณด์์ผ๋ฉฐ Al2O3 ๋ฅผ ์ฝ์
ํ์ฌ ๋์ค ์ ๋ฅ๋ฅผ ์ต์ ํด๋ fatigue ๋ฌธ์ ๊ฐ ํด๊ฒฐ ๋์ง ์์๋ค. ์ด๋ domain wall pinning ์ ์ํ ๊ฒฐ๊ณผ์ด๊ณ ์ด์ ๋ํ ํจ๊ณผ๋ฅผ ์ต์ํ ํ๊ณ ์ frequency ๋ฅผ ๋ฐ๊ฟ ์ธก์ ํ์์ ๋ 108 ์ ์ ๊ณ ์ฌ์ดํด๋ง์์ 17ฮผC/cm2 ์ 2Pr ์ ์ป์๋ค.1. Introduction. 1
1.1. Ferroelectric Doped-HfO2 Thin Film. 1
1.2. Objective and Chapter Overview. 4
1.3. Bibliography 6
2. Literature.. 8
2.1. External Factors Affecting Ferroelectricity of Doped-HfO2. 8
2.2. Top Electrode Capping Effect. 12
2.3. Choice of Bottom Electrode. 18
2.4. Bibliography 22
3. Nucleation-limited Ferroelectric Orthorhombic Phase Formation in Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films. 24
3.1. Introduction 24
3.2. Experimental 29
3.3. Results and Discussions. 31
3.4. Conclusion... 59
3.5. Bibliography... 61
4. Ru Bottom Electrode Effects on the Ferroelectricity of Hf0.5Zr0.5O2 Thin Films 67
4.1. Introduction 67
4.2. Experimental 71
4.3. Results and Discussions. 72
4.4. Conclusion 113
4.5. Bibliography 115
5. Conclusion. 118
List of Publications 120
Abstract (in Korean) 125Docto
Estimation of DSGE model with or without filter
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ๊ฒฝ์ ํ๋ถ, 2012. 8. ๊น์ฌ์.๊ฒฝ๊ธฐ๋ณ๋์ ์ค๋ช
ํ๊ธฐ ์ํ DSGE ๋ชจํ ์ถ์ ์ ์์ด ํํฐ๋ง ๋ ์๋ฃ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ๋ ๊ฒ์ด ์ง๊ธ๊น์ง์ ๋๋ถ๋ถ์ ์ฐ๊ตฌ๋ค์ด ์ฌ์ฉํ๋ ๋ฐฉ์์ด์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ค์ํ ํํฐ๋ง ๋ฐฉ๋ฒ๋ค์ด ๊ฒฝ์ ํ ์ฐ๊ตฌ์ ๋์
์ด ๋์ด์๋ค. ๋ช ๊ฐ์ง ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๋ ํํฐ์ ์๋ฅผ ๋ค์๋ฉด Hodrick-Prescott ํํฐ, band-pass filter, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ Beveridge-Nelson filter๋ฅผ ๋ค ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ์ด๋ฌํ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ ๋ค์์ฑ์ ์ฌ์ค ์๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ฐฉ๋ฒ๋ก ์ ๋์๊ฐ์ ์ฐจ์ด์, ํํฐ๋ง์ด ์๋ํ๋ ๋ฐฉ์์ ๋ํด ๋ช
ํํ ๋๋ต์ด ์์ด ๋ชจํธํ ์ํฉ์ด๋ผ๋ฉด ๋จ์ง ์ฐ๊ตฌ์์ ํผ๋์ ๊ฐ์ค์ํค๋ ์์ธ์ด ๋ ์ ์๋ค. ๊ฒ๋ค๊ฐ Fabio Canova(1998)์ ๋ฐ๋ฅด๋ฉด, ์ถ์ ์ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ํํฐ๋ง ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋๋ค๋ ๊ฒ์ด ๋ณด๊ณ ๋์ด ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ํํฐ์ ์ถ์ ์ ๊ด๊ณ์ ๋ํด ๋ถ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค. ํนํ i) ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋๊ณ ์๋ ํํฐ๋ค์ด ํ๊ณ ์๋ ์๋ฌต์ ๊ฐ์ ๋ค์ ๋ช
์ฆํ๊ฒ ๋ช
๋ฌธํํ๊ณ , ii) ํํฐ๋ง์ด ์ถ์ ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ์ ์ฐพ์๋ด๊ณ , iii) ํํฐ๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ง ์๋ ์ถ์ ๋ฐฉ์์ ์ ์ํ๊ณ ์ ํ๋ค.So far, various filtering techniques have been introduced to the field of economic studies since it has been conventional method to use pre-filtered data to estimate the DSGE model which is constructed to explain business cycle fluctuation. To name a few of widely used filter, Hodrick-Prescott filter, band-pass filter, and Beveridge-Nelson filter. Such diversity of methodological alternatives is a possible source of confusion if the detailed mechanisms of filtering methods and the differences between them are remained unanswered and ambiguous. Furthermore, as Fabio Canova(1998) points out, the results of estimation are not independent of filtering method. Therefore, in this study, the relationship between filter and estimation will be studied. Specifically, it will focus on i) clarify and codify the tacit assumptions on commonly used filtering method, ii) identify the effect of filtering on estimation, iii) propose the estimation method without filtering.1. Introduction
2. Preliminary
2.1 Setting
2.2 Data in frequency domain
2.3 Filter in frequency domain
3. Analysis
3.1 Distortion caused by pre-filtered data
3.2 Minimum mean squared error filtering
3.3 EM algorithm interpretation of filtering
4. Numerical example
4.1 Data generation
4.2 Likelihood function
5. Conclusion
Figure
ReferencesMaste
์๋ก์ด ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก์์ ์์นผ๋ฆฌ ํ ๊ธ์ ํ์ฐ์ผ์ ์๋์ฒจ๊ฐ์ ์ํ MgAl2O4์ ์น๋ฐํ ๊ฑฐ๋
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ ๊ณต๊ณผ๋ํ ์ฌ๋ฃ๊ณตํ๋ถ, 2017. 8. ๊ฐ์ ํ.Magnesium aluminate spinel, (MgAl2O4, MAS)๋ด์ 0.5mol%์ ์์นผ๋ฆฌ ํ ๊ธ์ ์ฐํ๋ฌผ ๋ฐ ํ์ฐ์ผ์ ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก ์ฒจ๊ฐํ์ฌ ์๊ฒฐ์ฑ์ ์ฆ์ง์ํค๋ ์คํ์ ์งํํ์๋ค. ์ฐํ๋ฌผ์ ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก ์ฒจ๊ฐํ์์ ์ MAS์ ์์ถ์จ์ด ๊ณ ์จ์์ ๊ธ๊ฒฉํ ๋์์ก๊ณ , ๋ฏธ์ธ์กฐ์ง์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ์์ ๋ถ๋ถ์ ์ผ๋ก ๋น์ ์์
์ฑ์ฅ์ด ์ผ์ด๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์ MAS์ ์ฐํ๋ฌผ์ด ๊ณ ์จ์์ ๊ณต์ ๋ฐ์์ ํ์ฌ ๋ถ๋ถ์ ์ผ๋ก ์ก์์ ํ์ฑํ ๋ค ๊ธ๊ฒฉํ ์น๋ฐํ๊ฐ ์ด๋ค์ก์ ๊ฒ์ด๋ผ ํ๋จ๋๋ค. ํ์ฐ์ผ์ ์ฒจ๊ฐํ MAS ์ญ์ ์๊ฒฐ๊ณผ์ ์ค์ ์ด๋ถํด๋ฅผ ๊ฑฐ์น ํ ๊ณ ์จ์์ ์ฐํ๋ฌผ์ ํํ๋ก ๋ด๋ถ์ ์กด์ฌํ๊ฒ ๋๋ฉฐ ๋์ฑ ๋์ ์จ๋์์ MAS์ ๊ณต์ ๋ฐ์์ ์ผ์ผํค๋ ๊ฒ์ผ๋ก ๋ณด์๋ค. ์ด๋ ๋ฏ ์ง์ฐ๋ ๊ณต์ ๋ฐ์์ ๋์ฑ ๋์ ์จ๋์์ ์ก์์ ํ์ฑํ๊ฒ ๋ง๋ค์๊ณ ์ด๋ก ์ธํด ์ป์ด์ง ๋์ ์ ๋์ฑ์ด ํ์ฐ์ผ์ ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก ์ฌ์ฉํ์์ ๋ ์๋์ ์ผ๋ก ์๊ฒฐ๋ฐ๋๊ฐ ๋์ฑ ๋๊ฒ ๋ํ๋ ์์ธ์ด ๋์์ ๊ฒ์ด๋ผ ํ๋จ๋๋ค. ๋ํ, 1550โ์์ 1์๊ฐ ์ ์งํ๋ ์กฐ๊ฑด์ผ๋ก 1์ฐจ ์๊ฒฐ์ ๋ง์น ๋ค ์๊ฒฐ์ฒด๋ฅผ 200MPa์ ์๋ ฅ์ผ๋ก 1650โ์์ 4์๊ฐ ์ ์งํ๋ ์กฐ๊ฑด์ ๊ฐ์ง HIP์ผ๋ก 2์ฐจ์๊ฒฐ์ ํ์ฌ ํฌ๊ณผ๋๋ฅผ ๋น๊ตํด๋ณด์๋ค. CaO์ CaCO3๋ฅผ ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก ์ฌ์ฉํ์์ ๊ฒฝ์ฐ ๊ฐ์๊ด์ ์์ ๋ฎ์ ํฌ๊ณผ๋๋ฅผ ๋ณด์๋ ๊ฒ์ ๋ฐํด SrO์ SrCO3๋ฅผ ์๊ฒฐ์กฐ์ ๋ก ์ฌ์ฉํ์์ ๋ MAS๋ ๊ฐ์๊ด์ ์์ ๋์ ํฌ๊ณผ๋๋ฅผ ๋ณด์๋ค. ๋ณธ ์คํ์ ํตํ ์ฐ๊ตฌ์์๋ Sr์ ๋นํด Ca๊ฐ MAS ๋ด์ ์กด์ฌํ ๋ ๋์ฑ ํฐ ๋น์ ์์
์ฑ์ฅ์ ๋ณด์์ผ๋ฏ๋ก ์ฃผ๋ณ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณผ์ ํ์ ํ ํฌ๊ธฐ์ฐจ์ด๋ก ์ธํด Ca๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ MAS์ ํฌ๊ณผ๋๊ฐ ๋ฎ๊ฒ ๋์๋ค๊ณ ํ๋จ๋์๋ค.์ 1 ์ฅ ์ ๋ก 1
์ 1 ์ ์ฐ๊ตฌ์ ๋ฐฐ๊ฒฝ 1
์ 2 ์ฅ ์คํ๊ณผ์ 5
์ 1 ์ ์๋ฃ๋ถ๋ง ์ ์ ๋ฐ ์คํ๊ณผ์ 5
์ 3 ์ฅ ๊ฒฐ๊ณผ ๋ฐ ํ ์ 6
์ 1 ์ Effective concentration of oxide additives 6
์ 2 ์ Microstructure analysis of MAS with oxide additives 6
์ 3 ์ Dilatometry analysis of MAS with oxide additives 7
์ 4 ์ A doping element in MAS 7
์ 5 ์ Secondary phase in MAS 8
์ 6 ์ Phase diagram of diverse aluminate compounds 8
์ 7 ์ Density of MAS with carbonate additives 9
์ 8 ์ TGA results of MAS powders with carbonate additives 9
์ 9 ์ Thermal decomposition of carbonates 9
์ 10 ์ Microstructure analysis of MAS with carbonate additives 10
์ 11 ์ Dilatometry analysis of MAS with carbonate additives 11
์ 12 ์ Kinetics of thermal decomposition 11
์ 13 ์ Hot isostatic pressing 12
์ 14 ์ Microstructure analysis of MAS with different sintering additives after HIP 12
์ 4 ์ฅ ๊ฒฐ๋ก 14
์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ 52
Abstract 53
๊ฐ์ฌ์ ๊ธ 54Maste
A Study on the Design Optimization of Centrifugal Compressor considering the Efficiency and the Volume
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ๊ธฐ๊ณํญ๊ณต๊ณตํ๋ถ, 2014. 2. ๊ฐ์ ํ.์์ฌ์์ถ๊ธฐ๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ํก์
๋ ์ ์ฒด์ ํ์ ์ด๋์ผ๋ก ์ด๋์๋์ง๋ฅผ ๊ฐํ๋ ์ํ ๋ฌ์ ๊ณ ์์ ์ด๋์๋์ง๋ฅผ ์๋ ฅ์ผ๋ก ๋ณํํ๋ ๋ํจ์ , ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ํจ์ ์์ ๋์จ ๊ณ ์์ ์ ์ฒด๋ฅผ ๋ค๋ฅธ ์ฅ์น๋ก ์ ๋ฌํ๋ ๋ณผ๋ฃจํธ๋ก ๊ตฌ์ฑ๋์ด ์๋ค. ์์ฌ์์ถ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์ ์ ํํ ์์ธกํ๊ธฐ์ ์ด๋ ค์์ด ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์์ฌ์์ถ๊ธฐ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ณ , ์ฑ๋ฅ์ ์์ธกํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํด์ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋์๋ค(Colwill, 1979, Conrad, 1979, Oh, 1997, Came, 1998, Jang, 2009). ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์ผ์ฐจ์์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ถ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์ ์์ธกํ๊ณ , ์ค๊ณํ๋ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ํ์ฌ ์ฐ๊ตฌํ์๋ค. ์ด๋ฅผ ์ํด์ ์ ์ ํ ๊ณ์ฐ ๋ชจ๋ธ์ ์ ํํ์๊ณ , ํ์ํ ๋ช ๊ฐ์ง ๋ณ์๋ค์ ๋ํด์๋ CFD๋ฅผ ์ด์ฉํ ์์น๊ณ์ฐ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ ์ ํ๊ฒ ๊ฐ์ ํ์๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์ ์ค๊ณ๋ณ์๋ก๋ ์ํ ๋ฌ ์
๊ตฌ ์๋๋งํ์, ์ถ๊ตฌ ์ ๋๊ฐ๊ณผ ๋ ๊ฐ๊ฐ, ๋ํจ์ ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ณผ๋ฃจํธ ์ถ๊ตฌ ๋งํ์๋ก ์ ํ์๋ค. ์ํ ๋ฌ ์
๊ตฌ์ ์๋๋งํ์๋ ์ํ ๋ฌ ํ์ ์๋์ ๊ด๋ จ์ด ๊น์ผ๋ฉฐ, ์ถ๊ตฌ ์ ๋๊ฐ๊ณผ ๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์ํ ๋ฌ๊ฐ ์๋์ ์ฒด์ ์ ๋ฌํ๋ ์ผ์ ์๊ณผ ๊ด๋ จ์ด ๊น๋ค. ๋ํ, ๋ํจ์ ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น๋ ๋ํจ์ ๋ด๋ถ์์ ์์ค๊ณผ ์๋ ฅํ๋ณต์ ์ํฅ์ ์ฃผ๋ ์ธ์์ด๋ฉฐ, ๋ณผ๋ฃจํธ ์ถ๊ตฌ์ ๋งํ์๋ ์ถ๊ตฌ ๋ฉด์ ์ ๊ฒฐ์ ํ๊ณ ์์ค์ ๊ฒฐ์ ํ๋ ์ญํ ์ ํ๋ค.
์ํ ๋ฌ๋ Japikse(1996)๊ฐ ์ ์ํ ๋ ์์ญ ๋ชจ๋ธ๊ณผ ์ง๋ ฌ ๋ ์์ ๋ชจ๋ธ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฑ๋ฅ ์์ธก ๋ฐ ์ค๊ณํ์๋ค. ๋ํจ์ ๋ ๋ฒ ์ธ๋ฆฌ์ค ๋ํจ์ ๋ก ํ์ ํ์์ผ๋ฉฐ, 4์ฐจ Runge-Kutta ๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ๋ฐ๊ฒฝ๋น์ ๋ฐ๋ผ ์ง๋ฐฐ๋ฐฉ์ ์(Dubitshy, 2008, Johnston, 1966)์ ๊ณ์ฐํ์ฌ ์ฑ๋ฅ์ ์ป์๋ค. ๋ณผ๋ฃจํธ์ ์ฑ๋ฅ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋ฐฉํฅ ์์ค๊ณผ ์์ค๋ฉด๋ฐฉํฅ ์์ค์ ๊ณ ๋ คํ๋ Japikse(1996)๊ฐ ์ ์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์์ค์ ์์ธกํ์๋ค.
์ํ ๋ฌ ์
๊ตฌ์ ์๋๋งํ์๊ฐ ์ปค์ง๋ฉด ์ํ ๋ฌ์ ํ์ ์๊ฐ ์ปค์ ธ ์์ ์ํ ๋ฌ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ฒ ๋์ง๋ง, ์ํ ๋ฌ์ ํจ์จ์ด ๊ฐ์ํ๋ฉด์ ์ ์ฒด ์์ฌ์์ถ๊ธฐ์ ํจ์จ์ด ๋ฎ์์ง๊ฒ ๋๋ค. ์ํ ๋ฌ ์ถ๊ตฌ์ ์ ๋๊ฐ์ ์ฆ๊ฐ์ํฌ ๊ฒฝ์ฐ, ์๋์ ์ฒด์ ์ ๋ฌํ๋ ์ผ์ ์์ด ์ปค์ง๊ฒ ๋์ด ์ถ๊ตฌ ๋ฐ๊ฒฝ์ด ์์ ์ํ ๋ฌ๋ฅผ ์ค๊ณํ ์ ์๋ค. ํ์ง๋ง ๋ ๊ฐ๊ฐ์ ์ฆ๊ฐ์ํฌ ๊ฒฝ์ฐ, ์ผ์ ์์ด ์์์ ธ ์ถ๊ตฌ ๋ฐ๊ฒฝ์ด ํฐ ์ํ ๋ฌ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ฒ ๋๋ค. ๋ํจ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น๋ฅผ ํฌ๊ฒ ์ ํํ๋ ๊ฒฝ์ฐ, ์์ถ๊ธฐ์ ์ ์ฒด ํฌ๊ธฐ๋ ์ปค์ง์ง๋ง ๋ํจ์ ์์ ์๋ ฅํ๋ณต์ด ์ปค์ง๊ณ , ๋ณผ๋ฃจํธ์์ ์์ค์ด ์ค์ด๋ค๊ฒ ๋์ด ์ ์ฒด ์ฑ๋ฅ์ด ํฅ์๋๋ค. ๋ณผ๋ฃจํธ ์ถ๊ตฌ์ ๋งํ์๊ฐ ์์์ง๋ฉด, ์ถ๊ตฌ ๋ฉด์ ์ด ๋์ด์ง๊ณ , ๋ณผ๋ฃจํธ ์
์ถ๊ตฌ ์ฌ์ด์ ๋ฉด์ ๋น๊ฐ ๋ณํ์ฌ ์์ค์ด ์ปค์ง๊ณ ์ ์ฒด ์ฑ๋ฅ์ด ๋ฎ์์ง๋ค.
์์ฌ์์ถ๊ธฐ ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ, ์์ถ๊ธฐ์ ์ฑ๋ฅ์ด ๋์์ง๋ ์ค๊ณ์ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์ง๋ ์ค๊ณ๊ฐ ์๋ฐ๋๋ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๊ฐ์ ธ์ค๊ธฐ๋ ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๊ธฐ ์ค๊ณ์ ์์ด ์ค๊ณ์์ ์ญํ ์ด ์ค์ํ๋ค. ์ด๋ ํ ์ค๊ณ ๋ณ์์ ๊ฐ์ค์น๋ฅผ ๋๊ฒ ํ๊ฐํ์ฌ ์ด๊ธฐ ์ค๊ณ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๋๊ฐ์ ๋ฐ๋ผ ์์ฌ์์ถ๊ธฐ ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ๊ฐ ๋ค๋ฅด๊ฒ ๋ํ๋ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ์ด๊ธฐ ์ค๊ณ ๋จ๊ณ์์๋ถํฐ ์ค๊ณ์ ๊ณ ๋ คํ ๋งํ ๋ณ์๋ค์ ๋ํ์ฌ ๊ฐ๊ด์ ์ธ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก ์ค๊ณํ ํ์์ฑ์ด ์๋ค. ๋์ฑ์ด ์์ฌ์์ถ๊ธฐ๋ ์ฐ์
์ฉ์ผ๋ก ์ฌ์ฉ๋ ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ํญ๊ณต์ฐ์ฃผ, ๊ตฐ์ฌ ๋ฑ์ ํน์ํ ๋ถ์ผ์์๋ถํฐ ๊ฐ์ , ์๋์ฐจ ๋ฑ์ ์ํ๊ณผ ๋ฐ์ ํ ๋ถ์ผ์๊น์ง ๊ทธ ์ฐ์์๊ฐ ํ๋๋๊ณ ์๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ ํต์ ์ผ๋ก ๊ฐ์กฐ๋์ด์๋ ํจ์จ๋ฟ๋ง ์๋๋ผ ์์ถ๊ธฐ์ ํฌ๊ธฐ ๋ํ ์ค๊ณ ๊ณผ์ ์์ ๊ณ ๋ คํด์ผํ๋ค.
๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์์ฌ์์ถ๊ธฐ์ ์ด๊ธฐ ์ค๊ณ ๊ณผ์ ์ ์์ด์ ์ผ์ฐจ์์ ์ธ ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ๋ฐํ์ผ๋ก ํจ์จ๊ณผ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ๊ณ ๋ คํ ์ต์ ์ค๊ณ๋ฅผ ์ ์ํ์ฌ ์ด๊ธฐ ์ค๊ณ ๋จ๊ณ์์ ๊ฐ๊ด์ ์ธ ์ต์ ํ ์ค๊ณ๋ฅผ ์ ์ํ์๋ค. ์์ฌ์์ถ๊ธฐ์ ์ต์ ํ์ ๋ํ์ฌ ๋ง์ ์ฐ๊ตฌ๊ฐ ์งํ๋์ด์๋ค(Lee, 2007, Ha, 2011,). ํ์ง๋ง ์ํ ๋ฌ์ ํ์์ ์ต์ ํํ๋๋ฐ๋ง ์ด์ ์ด ๋ง์ถฐ์ ธ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ์์๋ ์์ฌ์์ถ๊ธฐ ์ ์ฒด์ ์ผ์ฐจ์์ ์ธ ํ์์ ๋ํ ์ต์ ํ๋ฅผ ์งํํ์๋ค. ์ต์ ํ์ ๋ณ์๋ก๋ ์ํ ๋ฌ ์
๊ตฌ ์๋๋งํ์, ์ถ๊ตฌ ์ ๋๊ฐ๊ณผ ๋ ๊ฐ๊ฐ ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ํจ์ ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น๋ก ์ ํ์๊ณ , ์ต์ ํ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ผ๋ก๋ ๊ณต๊ฐ์๋ฃ์ ์์ธก ๋ฐฉ๋ฒ์ธ ํฌ๋ฆฌ๊น
์ ํ์ฉํ์๋ค. ์ต์ ํ์ ํ์ํ ํ๋ณธ์ ์คํ์ค๊ณ๋ฒ์ ๋ฐ๋ผ ๊ฒฐ์ ํ์๊ณ , ์ค๊ณ๊ณต๊ฐ์์ ๋ชฉ์ ํจ์๋ฅผ ์ต์๋ก ๊ฐ์ง๋ ์์น๋ฅผ ์ฐพ๊ธฐ ์ํด์ ํจํดํ์๋ฒ์ ์ด์ฉํ์๋ค.
ํจ์จ๊ณผ ํฌ๊ธฐ์ ๋ํ ๊ฐ์ค์น๋ฅผ ๋ค์ํ๊ฒ ์ ์ฉํ์ฌ ๊ณ ๋ คํ๋ ๊ฐ์ค์น์ ๋ฐ๋ผ ์ค๊ณ ๋ณํ๋ฅผ ๊ด์ฐฐํ์๋ค. ํจ์จ์ ๊ณ ๋ คํ ์๋ก ์ํ ๋ฌ์ ํ์ ์๋๋ ๋๋ ค์ง๊ณ , ์ํ ๋ฌ ์ถ๊ตฌ ๋ ๊ฐ๊ฐ์ด ์ปค์ง๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค. ๋ํจ์ ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น๋ ๋๋ถ๋ถ์ ๊ฒฝ์ฐ์์ 1.8~1.9์ฌ์ด์ ๊ฐ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ๋๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ์๋๋ฐ, ๊ทธ ์ด์ ๋ ์งง์ ๋ํจ์ ์ ๊ฒฝ์ฐ์ ๋ณผ๋ฃจํธ ์์ค์ด ์ฆ๊ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ผ๋ก ๋ํ๋ฌ๋ค. ๋ํ, ์ํ ๋ฌ ์ถ๊ตฌ ์ ๋๊ฐ์ ์๋๋งํ์ ๋ณํ์ ์ํด ์์ถ๊ธฐ ์ ์ฒด ํจ์จ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ๋ ฅ์ด ๋ฌ๋ผ์ง๋ ๊ฒ์ ํ์ธํ ์ ์์๋ค.์ ์ฝ i
๋ชฉ ์ฐจ v
List of Tables vii
List of Figures viii
Nomenclature xii
1. ์ ๋ก 1
1.1 ์ฐ๊ตฌ ๋ฐฐ๊ฒฝ 1
1.2 ์ฐ๊ตฌ ๋๊ธฐ ๋ฐ ๋ชฉ์ 2
2. ์์ฌ์์ถ๊ธฐ ์ค๊ณ ํ๋ก๊ทธ๋จ 3
2.1 ํ๋ก๊ทธ๋จ ์ค๋ช
3
2.2 ์ํ ๋ฌ ์ค๊ณ ๋ฐ ์ฑ๋ฅ ์์ธก ๋ฐฉ๋ฒ 5
2.2.1 ์ง๋ ฌ ๋ ์์ ๋ชจ๋ธ(TEIS Model) 6
2.2.2 ๋ ์์ญ ๋ชจ๋ธ(Two-Zone Model) 7
2.3 ๋ฒ ์ธ๋ฆฌ์ค ๋ํจ์ ์ฑ๋ฅ ์์ธก ๋ฐฉ๋ฒ 9
2.4 ๋ณผ๋ฃจํธ ์ฑ๋ฅ ์์ธก ๋ฐฉ๋ฒ 11
3. ์ค๊ณ ํ๋ก๊ทธ๋จ ๊ฒ์ฆ 18
3.1 ์ค๊ณ ํ๋ก๊ทธ๋จ ๊ฒ์ฆ ๋ฐฉ๋ฒ 18
3.2 ์์น ํด์ ๋ฐ ๊ฒฐ๊ณผ 18
3.3 ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ ๊ฒ์ฆ 20
4. ์ค๊ณ ๊ฒฝํฅ ๋ถ์ 26
4.1 ์ํ ๋ฌ ์
๊ตฌ ์๋๋งํ์ 26
4.2 ์ํ ๋ฌ ์ถ๊ตฌ ์ ๋๊ฐ 28
4.3 ์ํ ๋ฌ ์ถ๊ตฌ ๋ ๊ฐ๊ฐ 29
4.4 ๋ํจ์ ๋ฐ๊ฒฝ๋น 30
4.5 ๋ณผ๋ฃจํธ ์ถ๊ตฌ ๋งํ์ 30
5. ์ต์ ์ค๊ณ 44
5.1 ์ต์ ์ค๊ณ ๋ฐฉ๋ฒ 44
5.2 ํฌ๋ฆฌ๊น
(Kriging) 46
5.2.1 ๋ฒ ๋ฆฌ์ค๊ทธ๋จ(Veriogram) 47
5.3 ํจํดํ์๋ฒ(Pattern Search Method) 49
6. ์ต์ ์ค๊ณ ๊ฒฐ๊ณผ 56
7. ๊ฒฐ ๋ก 61
์ฐธ๊ณ ๋ฌธํ 63
๋ถ ๋ก 67
Abstract 86Maste
RF ์คํผํฐ ๊ณต๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ฆ์ฐฉํ Hf0.5Zr0.5O2 ๋ฐ๋ง์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ ํ์ธ ๋ฐ ์์ธ ๋ถ์
ํ์๋
ผ๋ฌธ (์์ฌ)-- ์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ : ์ฌ๋ฃ๊ณตํ๋ถ, 2016. 8. ํฉ์ฒ ์ฑ.HfO2 ๋ฌผ์ง์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ์ ์ด์ฉํ ๋ค์ํ device application ๋ค์ด ์๋ค. ๊ธด ์ญ์ฌ๋ฅผ ๊ฐ๋ FeRAM ์ ์๋๋ก transistor์์ ํ์ฉ๋๋ FeFET ์ด๋ capacitance boost ๋ฅผ ์ผ๊ธฐํ๋ Negative Capacitance Effect, ๋๋ ํฐ๋๋ง์ ์ด์ฉํ Ferrolectric Tunnel Junction ๋ฑ์ด ์๋ค. HfO2 ๋ฌผ์ง์์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ์ ๋ํ๋ด๋ ์์ธ์ผ๋ก ๋น๋์นญ์ ์ธ orthorhombic phase (Pca21) ํ์ฑ์ ์ด์ ๋ก ๋ค ์ ์๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์์ ์ ์ฒด ์์ธ monoclinic, tetragonal, cubic phase ์๋ ๋ฌ๋ฆฌ ์ด๋ฐ orthorhombic phase ๊ฐ ํ์ฑ๋๊ธฐ ์ํด์๋ ํน์ ์กฐ๊ฑด์ด ๊ฐ์ถ์ด์ ธ์ผ ํ๋๋ฐ ์ธ๋ถ์ ์ธ ์์ธ, ์ฆ quenching ์ผ๋ก ์ธํ stress๋ doping ์ด ๊ฐํด์ง ๋ tetragonal phase ์์ orthorhombic phase ๋ก ์์ ์ด๋ฅผ ์ผ์ผํฌ ์ ์๋ค.
๋ฐ๋ง์์ orthorhombic phase๋ฅผ ์ข ๋ ์์ ํ ์ํค๋ ์์ธ์ผ๋ก๋ ์ฌ๋ฌ ๊ฐ์ง๊ฐ ์๋๋ฐ grain size ๋ก ์ธํ surface energy effect, oxygen vacancy contribution, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ๋ฌผ๋ฆฌ์ ์ธ stress ๋ฑ์ ์ค์ ๋ณ์๋ก ์๊ฐ ํ์๊ณ RF sputtering ๊ณต๋ฒ์ ์ด์ฉํ์ฌ ์ด๋ฐ ๋ณ์๋ค์ ์กฐ์ ํ ์ ์์ ๋ ๊ฐ์ฅ ์ด์์ ์ธ HfO2 ๋ฐ๋ง์ ๋ง๋ค ์ ์์ ๊ฒ์ด๋ค. ๋ง์ dopant๋ฅผ ์ด์ฉํด ๋ง๋ ๋ฐ๋ง์ ๋ํ ๋ฌธํ๋ค์ด ๋ง์ด ์์์ง๋ง ์กฐ์ฑ ๋ฒ์๊ฐ ๋์ Zr์ dopant๋ก ์ฌ์ฉํ์๊ณ ๋ฐ๋ง ๋๊ป๊ฐ ~10nm ์ผ ๋ ๊ฐ์ฅ ์ข์ ํน์ฑ์ ๋ณด์ฌ์ค ๋ฌธํ ์ฐ๊ตฌ๋ฅผ ํ ๋๋ก ์คํํ์๋ค.
RF sputter ์ฌ์ฉ ์ ๋ง์ ๊ณต์ ๋ณ์๋ค์ด ์๋๋ฐ ํฌ๊ฒ ๋ฐ๋ง ์ฆ์ฐฉ ์ ๊ณต์ ๋ณ์์ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ ๊ณต์ ๋ณ์๋ฅผ ๋๋์๋ค. ๋ํ ๊ฐ๊ฐ์ ๋ณ์๋ฅผ ํฌ๊ฒ ์ธ ๋ฒ์๋ก ๋๋ ๊ฐ์ฅ ์ข์ ์ฆ์ฐฉ ์กฐ๊ฑด์ ํ์ฑ ํ์๋ค. 135W/190W = HfO2/ZrO2 ์ ๋์ ํ์๋ฅผ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ณต์ ์๋ ฅ์ ๊ฐ์ฅ ๋ฎ์ 1mtorr๋ก ๊ณ ์ ์ํค๊ณ ์ฐ์ ๋ถ์์ 3.3%, 2.5%, 1.67%, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ 0%๋ก ๋๋์ด ์คํ์ ์งํํ์๊ณ deposition rate ๊ฐ ํ์ดํ๊ฒ ๋ฌ๋ผ์ grain size ์ ์ํฅ์ ์ฃผ์๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ผ๋ก grain size ๊ฐ ์์ ๋ surface energy effect ํจ๊ณผ์ ์ํด์ monoclinic phase ๊ฐ ๋ถ์์ ํ๊ฒ ํ์ฑ๋๊ณ ์ด๊ฒ์ด Zr ์ด ๋ํ๋ HfO2 ๋ฐ๋ง์ ๊ฐ์ ์ ์ฑ ๊ตฌํ์ ์ํฅ์ ์ฃผ์๋ค. ๋ํ in-plane strain ์ ๊ณ์ฐํ ๊ฒฐ๊ณผ orthorhombic phase ํ์ฑ์ ์ํฅ์ ๋ฏธ์น์ง ์์ ์ ๋๋ก ํฐ strain ์ด ๊ฑธ๋ฆฌ๋ ๊ฒ์ ํ์ธ ํ์๊ณ ์ฐ์ ์ด์ฒ๋ฆฌ ์ ํ XPS ๊ฒฐ๊ณผ๋ฅผ ํ์ธ ํด ๋ณธ ๊ฒฐ๊ณผ ์ด์ฒ๋ฆฌ ํ ๋ฐ๋ง์ oxygen vacancy ์์ด ๋ฏธ๋ฏธํ๊ฒ ์์์ง๋ ๋ชจ๋ฅด๋ ๊ทธ ์ฐจ์ด๋ ํฌ์ง ์์ ๊ฒ์ผ๋ก ํ๋จ ํ์๋ค. ๋ฐ๋ผ์ grain size๋ก ์ธํ surface energy effect ๋ฐ stress๊ฐ ๊ฐ์ฅ ํฐ ์ํฅ์ ์ค ๋ณ์๋ก ์๊ฐ์ด ๋๊ณ ๋์ค์ ๋ฅ ํน์ฑ์ ๊ณ ๋ ค ํ์์ ๋ HfO2/ZrO2 ํ์ 135/190W, ์ฐ์๋ถ์ 1.67%, ๊ณต์ ์๋ ฅ 1mtorr, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ฐ์ ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ฅผ 600oC์์ 1๋ถ๋์ ํ์์ ๋ ~20ฮผc/cm2 ์ ๊ฐ๊น์ด 2Pr ๊ฐ์ ํ๋ณด ํ์๋ค.HfO2 is a dielectric material with a high dielectric constant, which provides an opportunity to replace the conventional Si as a gate dielectric material. Unlike conventional ferroelectrics with a perovskite structure, HfO2 shows unprecedented ferroelectric behavior that arises from a non-symmetric orthorhombic lattice structure when doped by various dopants. Such behavior has been experimentally shown when deposited as a thin film by various deposition method, including atomic layer deposition, pulsed laser deposition, sol-gel method, to name a few. It is expected that only under certain condition does HfO2 show ferroelectricity, and thus it is necessary to compare different deposition mechanisms and utilize the difference and experimental results to fully understand the atomic scale behavior of ferroelectricity within HfO2.
In this paper, HfO2 was deposited using a RF sputtering method with Zr as a dopant. RF sputtering method is more favorable than atomic layer deposition method in terms of the cost and the deposition time. Since sputtering imposes stress on the film upon deposition process which could likely act as a driving force for the realization of the non-symmetric lattice structure, it is expected to provide optimum condition for phase transition. Also, Zr possesses similar chemical characteristic with similar size as Hf, which could lead to a favorable electrical behavior. HfO2 and ZrO2 oxide targets were co-sputtered simultaneously to fully provide the proper stoichiometry with O2 reactive gas to avoid oxygen deficiency within the film.
The deposition conditions were varied with respect to reactive gas flow amount, power, working pressure, and annealing temperature. Zr doped HfO2 showed different switching behavior and the deposition condition was optimized to result in the best ferroelectric behavior. To fully understand how such condition could affect the ferroelectric behavior, structural analysis and chemical analysis were conducted. As a result, the optimized condition for 10nm Zr doped HfO2 using RF sputtering method was 130W and 195W for ZrO2 and HfO2 target power, respectively, with 1.33% of O2 reactive gas and 600oC annealing temperature for 1 minute under O2 ambience. Different ferroelectric behavior is believed to result from grain size difference and oxygen vacancy concentration.1. Introduction 11
2. Literature 14
2.1. Sputter Deposition Technique 14
2.2. Conventional Ferroelectric Materials 18
2.3. Properties of doped HfO2 and (Hf:Zr)O2 21
2.4. Other Factors to Influence the Ferroelectricity 27
3. Experimental 34
3.1. Oxide targets co-sputtering of thin (Hf:Zr)O2 film 34
3.2. Electrical Measurement and Structural Analysis 36
4. Experimental Results and Discussions 37
4.1. Realization of Ferroelectricity of Sputtered HZO film 37
4.2. Structural Analysis 45
4.3. Electrical Property 53
4.4. Morphology 66
4.5. Chemical Analysis 75
5. Conclusion 81
Reference 83
List of publications 84
Abstract (in Korean) 86Maste
A Study on the vibration analysis of a multi-rotor system using modified transfer matrix method
ํ์๋
ผ๋ฌธ(๋ฐ์ฌ)--์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ :๊ธฐ๊ณ์ค๊ณํ๊ณผ,1997.Docto
์์ธ์ OPEN ์์คํ ์ ์ํฅ๋ถ์ : ๊ณต๋ฌด์๊ณผ ์๋ฏผ์ ์ค์ฌ์ผ๋ก
ํ์๋
ผ๋ฌธ(์์ฌ)--์์ธ๋ํ๊ต ํ์ ๋ํ์ :ํ์ ํ๊ณผ ์ ์ฑ
ํ์ ๊ณต,2002.Maste
A Study on the Establishment and Operations of Joint University : Focusing on Chinese Cases
์ต๊ทผ ํฉ์ํ๊ต ์ค๋ฆฝ์ ๋ํ ๋
ผ์๊ฐ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋ค. ๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ํฉ์ํ๊ต ์ค๋ฆฝ๊ณผ ์ด์ ๋ฐฉ์์ ์์ด ์์ ๊ฐ์ด๋ฐ ํ๋์ธ ํฉ์ํ๋ ๋ ๊ต์ก๊ธฐ๊ด๊ฐ ์ฐจ์ด๋ฅผ ์ด๋ป๊ฒ ํด๊ฒฐํ ์ง์ ๊ดํ์ฌ ๋ค๋ฃฌ๋ค. ๊ตญ๊ฒฝ์ ์ด์ํ ๊ณ ๋ฑ๊ต์ก์ ๋ํ ์ด๋ก ์ ๋
ผ์์ ๊ทผ๊ฑฐํ ํ์งํ์ ํ์คํ ๊ตฌ๋ถ์ ๋ฐํ์ผ๋ก ์ค๊ตญ์ ํฉ์ํ๊ต ์ฌ๋ก๋ฅผ ๋ถ์ํ๋ค. ํนํ, ๊ธฐ์กด ํ์งํ์ ํ์คํ ๋
ผ์์์ ๋ถ์กฑํ๋ ํฉ์ํ๊ต์ ๊ตฌ์ฑ์์๋ค์ ํ์งํ๊ฐ ํ์คํ๊ฐ ์ด๋ป๊ฒ ์ด๋ฃจ์ด์ง๊ณ ์๋์ง์ ๋ถ์์ ์ด์ ์ ๋๋ค. ์ค๊ตญ์ 2003๋
๋ถํฐ ๋ค์ํ ํํ์ ํฉ์ํ๊ต๋ฅผ ์ค๋ฆฝ์ด์ํ๊ณ ์์ผ๋ฉฐ ํฉ์ํ๊ต ์ค๋ฆฝ ์ด์์ ์์ด ์ฑ๊ณต์ ์ธ ๋ชจ๋ธ๋ก ํ๊ฐ๋ฐ๊ณ ์๋ค. ์ค๊ตญ ํฉ์ํ๊ต ์ฌ๋ก์ ๋ํ ๋ถ์์ ํฉ์ํ๊ต ๋์
์ ์์๋จ๊ณ์ ์๋ ์ฐ๋ฆฌ๋๋ผ ๊ณ ๋ฑ๊ต์ก๊ธฐ๊ด๊ณผ ๊ต์ก๋น๊ตญ์ ์ ์๋ฏธํ ์์ฌ์ ์ ์ค๋ค.Recently in South Korea, a plenty of issues surrounding establishing joint university with foreign university have been actively discussed. This study deals with an important but ignored issue of how two universities reconcile their differences when participating in a joint university. Based on standardization and indigenization models regarding transnational education, the study analyzes the cases of joint universities in China. A particular focus is on whether each of various components related to joint universities would be standardized or indigenized. Establishing and operating joint universities in China have been regarded as a successful model. Analyzing the Chinese cases would provide useful insights for higher education institutions and government in South Korea.๋ณธ ์ฐ๊ตฌ๋ ํ์ฑ๋ํ๊ต ๊ต๋ดํ์ ์ฐ๊ตฌ๋น ์ง์๊ณผ์
์๋ฆฌ์คํ ํ ๋ ์ค์ ์๊ฐ๋ก ์ฐ๊ตฌ
ํ์๋
ผ๋ฌธ(์์ฌ)--์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ :์ฒ ํ๊ณผ ์์์ฒ ํ์ ๊ณต,1998.Maste
๊ณต๊ณต๊ธฐ๊ด ์ ๋ณด์์คํ ์์์์ฑ์ ๊ฑฐ๋๋น์ฉ์ ๊ดํ ์ฐ๊ตฌ
ํ์๋
ผ๋ฌธ(๋ฐ์ฌ)--์์ธ๋ํ๊ต ๋ํ์ :ํ์ ํ๊ณผ,2008.2.Docto
- โฆ