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작성일 06.02.06 조회수 4410
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제목
축전기 기술
최신/미래 다층 축전기에 대한 과학적이고 공학적인 문제들

Clive A. Randall
Center for Dielectric Studies, Materials Research Laboratory, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802 U.S.A
 
이 보고서에서 우리는 현대와 미래의 비금속 다층 축전기를 보강하는 기초 과학 몇 가지를 다루었습니다. 우리는 크기의 제한을 먼저 고려했고 강유전 유전체에서 입자 크기가 40nm 이하로 줄어들지 않는 한 상이전에는 본질적인 영향이 없다고 제시하였습니다. 하지만 여기에는 낮은 유전체 상수 입자 한도 영역으로 인한 유전체 유전에 대한 체계적인 희박화가 있습니다.
 
부피의 효율성은 여전히 마크론보다 작은 층 내의 높은 K 유전체에 대해 향상됩니다. Core-shell 미소구조와 X7R 성질을 제어할 수 있는 능력을 얻는 것은 예를 들어 0.3㎛의 활성층에서 입자가 0.05㎛로 줄어든다면 지속적으로 어려울 것입니다. 다층 축전기 물질의 가장 중요한 발달 사항 중 하나는 nickel 전극을 사용하는 XR과 Y5V 축전기의 개발입니다.16)-18) 이러한 축전기의 개발 성공은 희토류와 Y 기반의 첨가에 따라 내감성성을 향상시킵니다. 이는 특히 중요한데, 감성 과정이 산소의 빈 공 간에 electro-migration이 이루어짐으로써 제어되기 때문입니다. Nakano 외 는 내감성성을 얇은층으로 제어할 수 있는 능 력을 얻으려면 처리에 대해 더 좋은 제어가 필요하다는 것을 보여주었습니다.
Y와 희토류의 역할을 이해하려는 시도에서 우리는 고온에서 적절한 비례 집중도를 개발하였습니다.
모델 화합물 시스템에서 이러한 경향은 다음에 따라 일정합니다

이 집중도 비율은 위치 점유율을 제어하는 Ba-화학 양론과 PO2 의 상관적인 경향을 보여줍니다. 마법의 첨가제라고 불리 우는 Dy, Ho, Y는 강력한 이중성질을 가지고 있으며 12-fold 배위 위치와 8면체의 위치 사이에서 변환 하여 도너나 수용체가 될 수 있습니다. 이들 양쪽성 첨가물의 역할은 감성의 내성에 대하여 아직 완벽하게 이해되지는 않 았습니다. 크기가 작아짐에 따라 감성과 전극 세라믹 인터페이스 영향을 제어할 수 있는 능력은 더욱 중요해집니다. 다층 축전기의 다층 구조를 제작하기 위해 우리는 EPD를 전통적 tape casting과 박판 과정을 혼합한 합성 기술을 개발하고 있습니다. 우리는 off-chip 표 면에 고정된 수동적인 장치에 고농도 포장, 미세한 powder, deposition에 있어서의 자율적 조절, 상대적으로 급속한 deposition에서 EPD로 처리하는 데 대한 이점이 있다고 믿고 있습니다. 이론적으로는 EPD를 통한 powder consolidation에는 2가지 기본적인 과정이 있습니다. 첫째로 충전되고 안정적이고 수성이 아닌 입자의 개발이 있습니다. 입자 포장 field를 최적화하기 위해서는 입자가 초기 입자여야 합니다. 두 번째 단계에서는 전기장이 suspension을 가로질러 적용되어 충전된 입자가 반대 전하의 전극으로 이동될 수 있게 합니다. 입자들은 전극에서 축적되고 전압 gradient는 상호 입자 간의 반발력을 극복해야 합니다. 접촉되었다면 강력하고 작은 범위 내의 Vander Waals 힘이 입자를 고체 deposit으로 고정시킵니다.
 

 
현대의 최신 MLS로 tape casting 기술은 전극 물질의 사용 감소를 넘어섰습니다. 현대 MLC 장치에는 전극의 두께가 유전층 두께에 가깝습니다. 이는 유전 물질과 전극 간의 공동 소결 압력에 관한 몇 가지 문제를 발생시킵니다. 그러므로 활성층의 두께를 1 micron 이하로 줄이기 전에 전극의 두께를 감소시킬 필요가 있습니다. 다층 축전기의 지속적 인 축소는 매우 얇은 테이프를 제어하는 새로운 방식이 필요합니다. 전기 이동 퇴적 방식은 이러한 마이크론 보다 작은 층을 제작하기 위해서 탐구 중에 있습니다. 즉각적이고 단기 내에 필요한 사항을 제시하기 위하여 우리는 얇은 전극을 제작하고 이를 다층 스택으로 박 층하고 있습니다. 미래 연구는 미소 입자로부터 제작된 금속과 유전층 테이프를 포함할 것입니다.

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