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KR101013762B1 - 전계 가변형 ＢＳＴ-Ｐｂ계 파이로클로어 복합 유전체박막과 제조방법 - Google Patents

전계 가변형 ＢＳＴ-Ｐｂ계 파이로클로어 복합 유전체박막과 제조방법 Download PDF

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KR101013762B1
KR101013762B1 KR1020070108948A KR20070108948A KR101013762B1 KR 101013762 B1 KR101013762 B1 KR 101013762B1 KR 1020070108948 A KR1020070108948 A KR 1020070108948A KR 20070108948 A KR20070108948 A KR 20070108948A KR 101013762 B1 KR101013762 B1 KR 101013762B1
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dielectric thin
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고경현
이혁준
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명은 Pb를 기반으로 한 파이로클로어 구조의 유전체를 포함한 Ba1-xSrxTiO3 전계 가변형 복합 유전체 박막 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 Ba-Sr-Ti-O의 강유전체와 Pb-X-Nb-O (여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 원소임)계 파이로클로어 구조의 복합 유전체 박막으로서, 1000kV/cm의 전계 인가시 전계 무인가시의 상기 박막의 유전율에 대한 전계 인가시의 상기 박막의 유전율의 변화의 백분율로 정의되는 전계 가변율이 약 20 내지 70%인 것을 특징으로 하는 유전체 박막을 제공한다. 본 발명에 따르면, 높은 유전율 및 낮은 유전 손실 특성과 높은 전계 가변율을 가지며, 위상 변환기, 평판 안테나, 필터 등의 전계 가변형 캐패시터로서 사용되기에 적합한 전계 가변형 유전체 박막을 제공할 수 있다.
복합 유전체 박막, BST, 파이로클로어상, Pb계 유전체, 전계 가변형 커패시터, 유전율

Description

전계 가변형 ＢＳＴ-Ｐｂ계 파이로클로어 복합 유전체 박막과 제조방법{FABRICATION OF BST-PB BASED PYROCLORE COMPOSITE DIELECTRIC FILMS FOR TUNABILITY}
본 발명은 복합 유전체 박막 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 Pb를 기반으로 한 파이로클로어(Pyrochlore) 구조의 유전체를 포함한 전계 가변형 Ba1-xSrxTiO3 박막 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
통상적으로, 유전체 박막의 전계 가변 특성은 인가 전계의 변화에 따라 정전 용량 및 유전율이 변화하는 특성을 말하는 것으로, 이 특성은 전계 무인가시의 유전율에 대한 전계 인가시의 유전율의 변화 비율로 정의되는 전계 가변율(tunability)에 의해 평가될 수 있다.
지금까지 전계 가변형 박막을 캐패시터(capacitor)로 응용한 예로는 BaTiO3와 SrTiO3의 고용체인 Ba1-xSrxTiO3(이하 'BST'라 한다) 단일 박막에 국한되어 왔다. BST 박막은 조성에 따라 퀴리 온도 (qurie temperature; Tc)가 변화하는데, 퀴리 온도가 상온 근처인 x = 0.3 ∼ 0.5 부근의 조성이 전계 가변형 소자로 적합한 것으로 알려져 있다. BST 박막은 일반적으로 0.5 이상의 전계 가변율을 갖는데, 기판으로 산화물 단결정 기판을 사용하거나 기타 특수한 증착 조건 하에서는 약 0.7의 전계 가변율을 나타내고 있다. 그러나 BST 박막은 우수한 전계 가변 특성에도 불구하고 0.03을 초과하는 큰 유전 손실 때문에 실제적인 응용이 곤란한 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 BST 박막의 유전 손실을 줄이려는 노력이 지속적으로 이루어져 왔다. 예를 들어 산화물 단결정 기판 위에 BST 박막을 에피택셜 성장(epitaxial growth)시키거나 Mg2+ 등의 양이온을 BST 박막에 첨가하는 등의 방법이 그것이다. 이러한 방법에 의해 일부 문헌에서 0.03 보다 낮은 유전 손실을 갖는 BST 박막의 제조가 가능하다고 보고된 바 있으나, BST 박막이 갖는 높은 유전 손실에 대한 근본적인 해결책이 되지는 못하고 있는 실정이다.
이에 따라 보다 낮은 유전 손실을 가지는 새로운 물질의 개발에 많은 노력이 기울여져 왔으며, 특히 Bi-Zn-Nb-O계 (이하 'BZN'이라 한다) 박막을 중심으로 많은 연구가 이루어져 왔다. 그 중 입방 결정 구조를 갖는 (Bi1.5Zn0.5)(Zn0.5Nb1.5)O7(이하 'BZZN' 이라 한다)조성을 갖는 BZZN 박막은 유전율 150, 유전손실 0.005를 가지며, 830kV/cm의 전계에서 약 0.1의 전계 가변율을 나타낸다. 물론 BZZN 박막의 경우에는 인가 전계를 증가시킬 경우 전계 가변율이 소폭 증가할 것으로 예상되지만, 유 전 손실이 작다는 장점에 비하여 상대적으로 낮은 유전율과 전계 가변 특성으로 인해 기존의 BST 박막을 대체하지 못하고 있는 실정이다.
따라서 낮은 유전 손실을 유지하면서 보다 큰 유전율과 우수한 전계 가변 특성을 가지는 조성의 유전체 박막의 개발이 요구되고 있다.
따라서 본 발명은 높은 유전율과 낮은 유전 손실을 가지며, 우수한 전계 가변 특성을 가지는 새로운 조성의 유전체 박막 및 그의 제조 방법을 제공함에 있다.
상술한 본 발명은 복합 유전체 박막으로서, Pb-X-Nb-O(여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 원소임)계 파이로클로어 구조의 유전체를 포함한 Ba1-xSrxTiO3 유전체 박막으로, 전계 가변율이 20∼75% 범위내인 것을 특징으로 하는 유전체 박막을 제공한다.
본 발명은 파이로클로어 상의 Pb 계의 유전체를 포함한 Ba1-xSrxTiO3 복합 유전체 박막을 제공한다. 본 발명의 복합 유전체 박막은 Ba1-xSrxTiO3의 높은 유전율을 유지하면서 낮은 유전 손실 특성을 나타낸다. 또한, 본 발명의 복합 유전체 박막은 최대 75% 이상의 높은 전계 가변율을 나타내는데, 이러한 특성으로 인해 위상 변환기, 평판 안테나, 필터 등의 전계 가변형 캐패시터로서 사용되기에 적합하다.
또한, 본 발명의 복합 유전체 박막 제조 방법은 기판 온도 및 후열처리 온도에 따라 박막의 유전 특성, 즉 유전율, 전계 가변율을 넓은 범위에서 조절할 수 있 다는 이점을 갖는다. 더욱이, 본 발명의 복합 유전체 박막은 강유전체의 Ba1-xSrxTiO3와 Pb계의 파이로클로어 유전체가 혼합하여 이루어져 있기 때문에 높은 전계 가변율을 유지하면서 낮은 손실을 갖는 박막을 제조할 수 있어, 매우 높은 이익 지수를 갖는 유전체 박막을 제조할 수 있는 이점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 구체적인 핵심 기술요지를 살펴보면, 파이로클로어 상의 Pb 계의 유전체를 포함한 Ba1-xSrxTiO3 복합 유전체 박막을 구현하여, 높은 전계 가변율을 유지하면서 낮은 손실을 갖는 박막을 제조하는 기술을 통해 본 발명에서 이루고자 하는 바를 쉽게 달성할 수 있다.
본 발명의 전계 가변형 BST-Pb계 파이로클로어 복합 유전체 박막에서, 전계 가변율은 바람직하게는 30 ∼ 60%이며, 유전율은 바람직하게는 100 이상, 유전손실 tan δ는 0.03 이하, 바람직하게는 0.01 이하로 형성되며, 또한 상기 복합 유전체 박막의 두께는 3000 Å이하로 형성되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, Pb6X1Nb6O22(여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 원소임)로 표현되는 입방정 파이로클로어 상을 포함한 Ba1-xSrxTiO3 박막을 제공한다.
상기 복합체 박막은 1000kV/cm의 전계 인가 범위에서 전계 무인가시의 상기 박막의 유전율에 대한 전계 인가시의 상기 박막의 유전율 변화의 백분율로 정의되는 전계 가변율이 20 ∼ 75%, 바람직하게는 40 ∼ 65% 로 형성된다. 또한, 상기 박막의 유전율은 바람직하게는 200이상, 유전 손실 tan δ는 0.03, 바람직하게는 0.01 이하이다.
또한 본 발명은 전계 가변형 BST-Pb계 파이로클로어 복합 유전체 박막 제조 방법에 있어서, Pb-X-Nb-O(여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 하나 이상을 포함)로 표현되는 소결체와 Ba-Sr-Ti-O 소결체 타겟을 제공하는 단계; 기판을 가열하는 단계; 및 상기 두 소결체 타겟을 동시 스퍼터링하여 상기 기판에 Pb-X-Nb-O와 Ba-Sr-Ti-O 복합 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법에서 복합체 박막은 조성식 Pb6X1Nb6O22로 표현되는 파이로클로어 상 과 Ba1-xSrxTiO3 복합상인 것이 바람직하다. 또한 상기 방법에서 상기 기판 가열 단계의 기판 온도는 350 ∼ 600℃로 유지되는 것이 바람직하다.
또한 본 발명의 복합 유전체 박막 제조 방법은 상기 복합 박막을 형성하는 단계이후, 500℃ 이상의 온도에서 후열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이 때, 상기 후열처리 단계는 800℃ 이하의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
전술한 본 발명의 Pb-X-Nb-O계 파이로클로어 상과 Ba-Sr-Ti-O 상에서 상기 원소 X로는 나열한 Zn, Mg, Cu, Ni 이외에도 이들과 이온 반경이 유사한 2가의 다른 금속이 사용될 수도 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자라면 누구나 알 수 있을 것이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상술한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합 유전체 박막 제조 과정을 도시한 절차도이다. 도 1을 참조하면, 먼저 고상 합성법으로 타겟을 제조한 뒤(S110), 제조된 타겟에 대한 스퍼터링(sputtering)을 통해, 상기 타겟 하부에 위치한 기판 상에 Pb-X-Nb-O와 Ba-Sr-Ti-O 복합 유전체 박막을 형성한다(S120). 이때, 상기 기판은 약 300 ∼ 600℃의 온도로 유지된다. 상기 기판의 유지 온도의 상한선은 스터퍼 장치의 가열 조건에 따르며, 상기 스퍼터 장치가 허용하는 경우 예컨대 스퍼터 타겟의 제조에 적합한 소결 온도와 같은 고온에서 유지될 수도 있다. 이어서, 얻어진 박막을 약 500 ∼ 800℃의 온도에서 후열처리 한다(S130). 상기 후열처리는 얻어진 박막이 비정질상으로 존재하는 경우, 이의 결정화를 위한 것과 유전 특성을 증가시키기 위함이다. 이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 통해 복합 유전체 박막 제조 공정 및 얻어진 박막의 특성을 보다 상세히 설명한다.
스퍼터 타겟의 제조
일본 코준도 케미칼랩 코퍼레이션 (Kojundo Chemical Lab Co., Ltd.)의 순도 99.9% 이상의 PbO, ZnO, MgO, NiO, Nb2O5를 Pb6ZnNb6O22, Pb6ZnNb6O22 및 Pb6ZnNb6O22의 화학 양론비에 맞추어 각각 칭량한 후, 무수 에탄올과 지르코니아 볼을 사용하여 혼합하였다. 또한, 일본 코준도 케미칼랩 코퍼레이션 (Kojundo Chemical Lab Co., Ltd.)의 순도 99.9% 이상의 BaCO3, SrCO3, TiO2를 Ba0.5Sr0.5TiO3, Ba0.6Sr0.4TiO3의 화학 양론비에 맞추어 각각 칭량한 후, 무수 에탄올과 지르코니아 볼을 사용하여 혼합하였다.
혼합된 분말을 약 900 ∼ 950℃에서 하소한 후, 지르코니아 볼을 사용하여 분쇄하였다. 분쇄 후 폴리비닐알코올을 바인더로 첨가하여 입자를 조립화한 후 약 1000kg/cm2의 압력으로 일축 가압 및 정수압 성형(Cold Isostatic Pressure)하여 성형체를 제조하였다. 이어서, 성형체를 1150℃ ∼ 1250℃의 온도 범위에서 소결하였다. 소결체를 지름 2 inch, 두께 7mm의 디스크 형태로 가공하고, 약 800 ℃의 온도에서 번 아웃(burn out)하여 스퍼터 타겟을 제조하였다.
아래 [표 1]은 제조된 각 타겟의 물성 및 제조 조건을 요약한 표이다.
[표 1]
조성 기호 하소 온도 (도) 소결온도 (도)
Pb6ZnNb6O22 PZN 900 1150
Ba0.5Sr0.5TiO3 B5S5T 950 1200
Ba0.6Sr0.4TiO3 B6S4T 950 1200
Pb6ZnNb6O22 PMN 950 1250
유전체 박막의 제조
위 [표 1]의 두 개의 타겟으로 오프 액시스 지오메트리(Off-Axis geometry)를 갖는 반응성 RF 마그네트론 스퍼터링 시스템을 사용하여 동시 스퍼터링하여 복합 유전체 박막을 제조하였다. 이때, 기판 재료로는 Pt(111)/TiO2/SiO2/Si을 사용하였으며, 기판 각층의 두께는 1500Å/200Å/3000Å/550㎛로 설정하였다. 또한 스퍼터링을 위한 공정 챔버는 초기에 약 3×10-6 Torr의 압력으로 진공을 유지하였고, 스퍼터링 가스로는 순도 99.99%의 아르곤 가스와 반응 가스로는 순도 99.99%의 산소 가스를 챔버 내로 유입하였다.
플라즈마 소스(plasma source)로는 BST 타겟 쪽은 150 W의 RF 전원을 사용하였고 Pb계의 타겟 쪽은 50 ∼ 150W까지 조절하여 사용하였다. 유량 조절기를 통해 아르곤 가스의 유입량을 20sccm, 산소 가스의 유입량을 2sccm이 되도록 하여 O2/Ar 비를 약 10 %로 유지하였으며, 작업 압력(working pressure)은 10-3 Torr를 유지하였다.
증착시 기판의 온도를 주요 공정 변수로 설정하였고 각각의 타겟 조성에 대 해서 350 ∼ 550℃의 온도 구간에서 증착을 실시하였다. 증착시 공정 챔버내 타겟과 기판과의 거리는 13cm를 유지하였으며, 증착되는 박막의 두께는 약 3000Å이 되도록 유지하였다. 이때, 증착된 상태(as-deposited)의 박막은 제조시 기판 온도에 따라 저온에서는 비정질 상으로 고온에서는 결정 상으로 존재할 수 있으므로, 제조된 박막을 공기 분위기에서 약 500℃ 이상, 800℃ 이하의 온도로 3시간 동안 후열처리하였다.
유전체 박막 특성
복합 유전체 박막의 유전 특성을 측정하기 위한 새도우 마스크를 사용하여 열증착법으로 지름 250㎛, 두께 5㎛인 Ag 도트(dot)를 박막상에 형성하여, 기판의 Pt층과 Ag 도트간의 정전 용량을 측정하였다. 도 2에는 유전 특성 측정을 위한 박막 샘플의 적층 구조를 모식적으로 나타내었다.
정전 용량 및 유전 손실(dissipation factor, tan δ)을 에이질런트 4249A 임피던스(impedance) 분석기를 사용하여 40Hz ∼ 10MHz의주파수로 진동하는 실효 전압 500mV에서 측정하였다.
유전 상수는 측정된 정전 용량으로부터 아래의 [수학식 1]로부터 계산하였다.
Figure 112007077477979-pat00001
(여기서, C는 정전 용량, d는 필름 두께, A는 상부 전극 면적, εo는 8.8542×10-12이다)
또한, 전계 무인가시의 상기 박막의 유전율에 대한 전계 인가시의 상기 박막의 유전율 변화로 정의되는 전계 가변율을 아래의 [수학식 2]에 따라 측정하였다. 이때, 전계 가변율은 1 MHz의 주파수에서 측정하였으며, 인가 전계 범위는 ±1000 kV/cm 였다.
Figure 112007077477979-pat00002
(여기서, Co는 무전계시의 정전 용량, Cv는 전계 인가시의 정전 용량)
도 3a 및 도 3b는 500℃의 기판 온도(substrate temperature; S. T.)에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PMN 복합 유전체 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 상수의 변화를 나타내는 그래프이다.
상기 도 3a 및 도 3b에 도시된 그래프로부터 후열처리 온도가 증가함에 따라 유전 상수가 증가함을 알 수 있다. 500℃의 기판 온도에서 증착된 복합 유전체 박막의 경우 600 ℃의 후열처리를 거치게 되면 유전 상수는 약 260에 이름을 알 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 기판 온도 500℃에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PMN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 손실 특성을 도시하는 그래프이다.
상기 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 얻어진 박막의 유전 손실은 최대 0.03이하임을 알 수 있으며, 기판 온도 500℃, Pb계 타겟의 RF 소스가 150W에서 형성된 박막의 경우에는 유전 손실이 0.01이하이며 최대 0.004까지 감소함을 알 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 500℃의 기판 온도(substrate temperature)에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PZN 복합 유전체 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 상수의 변화를 나타내는 그래프이다.
상기 도 4a 및 도 4b에 도시된 그래프로부터 기판 온도 및 후열처리 온도가 증가함에 따라 박막의 유전 상수가 증가함을 알 수 있다. 500℃의 기판 온도에서 증착된 박막의 경우 100이상의 유전 상수를 가지며, 600℃의 후열처리를 거치게 되면 유전 상수는 약 260에 이름을 알 수 있다.
도 6a 및 도 6b는 기판 온도 500℃에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PZN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 손실 특성을 도시하는 그래프이다.
상기 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 얻어진 박막의 유전 손실은 최대 0.033이하임을 알 수 있으며, PZN의 타겟 RF소스가 150W에서 형성된 박막의 경우에는 유전 손실이 약 0.0005까지 감소함을 알 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 500℃의 기판 온도(substrate temperature)에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PMN 박막의 전계 가변율 특성을 나타내는 그래프이다. 여기서, 전계 가변율은 1000 kV/cm에서 계산된 값이다.
도 7a를 참조하면, 전계 가변율은 후열처리 온도의 증가에 따라서 증가하고 있지만 증가폭이 크지 않다. Pb 타겟 쪽의 RF 소스가 작은 경우, 전계 가변율이 최대 값을 가지며, 소스가 50W인 경우에는 가장 낮은 값을 갖는다. 기판 온도 500℃에서 형성된 박막의 경우에는 후열처리 온도에 따라 전계 가변율이 약 20 ∼ 65 %에 이름을 알 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 기판 온도(substrate temperature) 500℃에서 형성된 Ba1-xSrxTiO3-PZN 박막의 전계 가변율 특성을 나타내는 그래프이다.
상기 도 8a를 참조하면, 후열처리 온도의 증가에 따라 전계 가변율이 증가하지만, 증가폭이 크지 않다. 또한, 후열처리 온도에 따라 전계 가변율이 최대 약 75 %에 이름을 알 수 있다.
이상 그래프를 참조하여 계산한 PZN, PMN 박막의 유전 특성(유전 상수, 유전 손실) 및 전계 가변율 특성을 요약하면 아래 [표 2] 내지 [표 5]와 같다.
[표 2] Ba0.5Sr0.5TiO3-PMN Composite 박막의 특성표
Figure 112007077477979-pat00003
[표 3] Ba0 .6Sr0 .4TiO3-PMN Composite 박막의 특성표
Figure 112007077477979-pat00004
[표 4] Ba0 .5Sr0 .5TiO3-PZN Composite 박막의 특성표
Figure 112007077477979-pat00005
[표 5] Ba0 .6Sr0 .4TiO3-PZN Composite 박막의 특성표
Figure 112007077477979-pat00006
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 박막 제조 과정을 도시한 절차도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 유전 박막의 유전 특성 측정을 위한 박막 샘플의 적층 구조 모식도,
도 3a 내지 도 3b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0.5Sr0.5TiO3-PMN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PMN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 상수 변화를 나타내는 그래프,
도 4a 내지 도 4b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0.5Sr0.5TiO3-PZN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PZN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 상수의 변화를 나타내는 그래프,
도 5a 내지 도 5b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0.5Sr0.5TiO3-PMN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PMN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 손실의 변화를 나타내는 그래프,
도 6a 내지 도 6b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0.5Sr0.5TiO3-PZN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PZN 박막의 증착 상태 및 후열처리 온도에 따른 유전 손실의 변화를 나타내는 그래프,
도 7a 내지 도 7b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0.5Sr0.5TiO3-PMN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PMN 박막의 전계 가변율 특성을 나타내는 그래프,
도 8a 내지 도 8b는 다양한 RF 소스에 의해 형성된 Ba0 .5Sr0 .5TiO3-PZN, Ba0.6Sr0.4TiO3-PZN 박막의 전계 가변율 특성을 나타내는 그래프이다.

Claims (22)

  1. 복합 유전체 박막으로서,
    Pb-X-Nb-O (여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 하나의 원소임)계 파이로클로어 상을 포함한 Ba-Sr-Ti-O의 유전체 박막으로, 아래의 수학식에 의해 정의되는 전계 가변율이 20 ∼ 75% 범위이며,
    [수학식]
    Figure 712009003732442-pat00007
    Co : 무전계시의 정전 용량,
    Cv : 1000 kV/cm 전계 인가시의 정전 용량
    상기 유전체 박막은, Pb6Zn1Nb6O22 또는 Pb6Mg1Nb6O22로 표현되는 파이로클로어 상을 포함한 Ba1-xSrxTiO3의 박막인 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 박막의 유전 손실 tan δ은, 0.03 미만인 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 유전체 박막의 두께는, 3000Å 미만인 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. Pb-X-Nb-O (여기서 X는 Zn, Ni, Cu 및 Mg으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 최소한 하나 이상을 포함)로 표현되는 소결체 타겟과 Ba-Sr-Ti-O 로 표현되는 소결체 타겟을 제공하는 단계;
    기판을 가열하는 단계; 및
    상기 두 소결체 타겟 물질을 동시 스퍼터링하여 상기 기판에 Pb-X-Nb-O와 Ba-Sr-Ti-O 복합 박막을 형성하는 단계를 포함하되,
    상기 복합 박막은, 조성식 Pb6X1Nb6O22로 표현되는 파이로클로어 상을 포함한 Ba1-xSrxTiO3 강유전체인 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 기판 가열 단계에서 기판 온도는, 350 ∼ 600℃로 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 복합 유전체 박막을 동시 스퍼터링하는 단계에서, 스퍼터링 가스로는 아르곤 가스를 사용하며, 반응가스로는 산소가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 아르곤 가스에 대한 산소 가스의 혼합 비율은 10%로 유지되는 것을 특징으로하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 복합 유전체 박막을 동시 스퍼터링하는 단계에서, 증착 압력은 10 mTorr로 유지되는 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 복합 유전체 박막 형성 단계 이후, 500 ∼ 800℃ 온도범위에서 후열처리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 유전체 박막 형성 방법.
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