1. 논문소개

점차 소형화되는 반도체 소자의 경향에 따라 높은 절연 특성을 가지는 고유전율 재료의 가치는 매우 높아졌다. 이에 따라 동일한 고유전율 재료에서도 보다 높은 유전 특성을 얻기 위해 증착 온도와 주파수, 두께등의 조건을 변화시켜주며 높은 유전율을 얻기 위한 연구 역시 많이 진행되었다. 하지만 이 중 재료의 결정 특성에 따른 변화는 많은 연구들이 가볍게 받아들이기는 어려워 직관적인 이해가 힘들다. 따라서 이 주제를 2차원 회로 구조로 나타내 전기적 회로의 특징만 숙지해도 누구나 해석이 가능하도록 설계하는 것을 목적으로 연구를 진행하였다. 회로는 MATLAB을 이용하여 재료의 결정 구조는 수직, 수평, 대각 성분의 커패시터들을 격자 형태로 결합하여 결정의 이방 특성을 나타냈다. 이를 MNA 회로 분석 기법을 이용하여 성분 커패시터들의 변화에 따른 전체 회로 구조의 전기용량을 구해 유전율을 측정하였다. 3가지 성분 커패시터들의 값에 보다 큰 편차를 두어 배열의 불규칙한 비정질 특성이 높아질수록 재료의 유전 특성은 감소하는 추세를 보였다. 또한 재료에 존재 가능한 여러 결정계에 따른 유전 특성은 HfO2의 세 가지 결정계에서 각각 다른 값을 보이며 실제 유전 상수값의 경향과 같게 나타났다. 특정 재료들마다의 높은 유전율을 나타내는 결정면은 HfO2의 XRD 데이터를 이용하여 높은 전자 밀도를 나타내는 몇몇 결정면을 선정하여 모서리 값을 시뮬레이션 성분값들에 맞게 환산하였을때 역시 XRD와 유사한 그래프를 보였다. 이처럼 기존의 재료 특징을 표현하는데 사용하였던 분석 데이터들을 이용하여 본 연구처럼 회로 구조를 이용하거나 본인에게 익숙한 이론을 이용하여 가상의 분석법을 만들어 풀어낸다면 실험으로 나타난 물성 데이터와 재료 공학 이론 사이의 해석에 도움을 줄 수 있을 것이다.

2. 논문설계

3. 사진