나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 scanning probe microscope 2002 년 5 월 23 일...

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Page 1: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

나노 기술

기능성 산화물 박막 기술Scanning Probe Microscope

2002 년 5 월 23 일 송태권

Page 3: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Nano?

Macro vs. Micro

Page 4: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Nano vs. Micro

Page 5: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Two ways in Nanotech.

New function in nano-scaleNot just size

Bottom-up Nanotube, Semiconductor Quantum

Dots Top-down

Nanoparticles, Nano-sized powders

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Gate Oxide/Memory Capacitor

Page 7: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

MEMS or NEMS (Nano-Electro-Machining System)

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Metal Oxide Thin Films

Page 11: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Perovskites

FerroelectricOpticalMagneticConductiveHigh TC Superconductive

Transition Metal Oxides; Multi-valence

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Ferroelectric

Ti, Zr, Nb, Ta Oxides BaTiO3, Pb(Zr,Ti)O3, Bi4Ti3O12,

La-Bi4Ti3O12, SrBi2Ta2O9

DRAM FRAM(Ferroelectric RAM) IR detector

Page 13: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

DRAM Application

High Density → Small Area → Complex Structure → High

d

AV

qC

r 0

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Optical

Nb, Ta Oxides LiNbO3, LiTaO3

SAW (Surface Acoustic Wave) Non-linear Optics Optoelectronics

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Magnetic

Mn, Co, Fe Oxides (La,Sr)MnO3

Magnetic Head (CMR) Magnetic Memory (MRAM) Spintronics

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Conductive

Cu, Co, Ti Oxides (La,Sr)CoO3

Interconnect

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HTSC(High TC Superconductive)

Cu Oxides YBa2Cu3O7-

Joshephson Junction SQUID Bolometer

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Detailed Topics

MultilayerFilms

OxideSuperlattices

Oxygen VacancyReduction Oxygen Vacancy

Reduction

Strain ControlNano-Technology

High DensityDevices

MultifunctionalDevices

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Schematic of a FIOHPhoton; h Transparent Electrode (ITO)

Pyroelectric (BSN, PLZT)Ferroelectric (BT, PZT)CMR Material (LSMO, LCMO)Oxide Substrate

Monolithic Oxide Integrated Circuit

Lighth

PyroelectricPT

FerroelectricPT

CMR MaterialR

Signal Sensing& Transformation

DataStorage

RetrievingData

Page 20: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

GMR vs. CMR

Giant Magneto-Resistance in Magnetic Metal

Multilayers(Superlattices) Colossal Magneto-Resistance

in Magnetic Oxides

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Applications of Ferroelectric Thin Films

Page 22: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Thin Film Deposition

PVD (Physical Vapor Deposition) PLD (Pulsed Laser

Deposition) Sputtering

CVD (Chemical Vapor Deposition) MOCVD Sol-gel

Page 23: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Pulsed Laser Deposition

Page 24: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Ion Substitution Effects

Page 25: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Strain Effects

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Scanning Probe Microscope

STM (Scanning Tunneling Microscope)

Page 27: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Piezo-Micro-Manipulator

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AFM (Atomic Force Microscope)

Non-conductive Materials like Dielectrics

In Air → Easy to Use

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SCM (~ Capacitance ~)

ResonanceFrequency

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Applications of SCM - I

Semiconductor MOSFET

Page 31: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

Applications of SCM - II

Memory Application

Page 32: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

EFM(Electric Force Microscope)

Page 33: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

EFM – Ferroelectric Domain

Page 34: 나노 기술 기능성 산화물 박막 기술 Scanning Probe Microscope 2002 년 5 월 23 일 송태권

MFM(Magnetic Force Microscope)

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MFM-Hard Disk Surface