KTa0.65Nb0.35O3박막의 전기광학 특성 연구

초록

전기광학 특성은 외부 전기장에 의해서 물질의 굴절률이 증가 또는 감소하는 현상으로, 높은 응답속도를 갖는다. 굴 절률 변화는 전기장이 인가되기 전 물질의 굴절률과 일차/이차 전기광학 계수 및 전기장의 크기에 비례하기 때문에 계수가 클수록 높은 효과를 얻을 수 있다. 이와 같은 특성은 고속 변조가 가능하므로 광 도파로 형태의 광 변조 및 광 스위칭 특성 연구에 널리 적용되고 있다. 전기광학 물질 중에서도 Bulk KTN은 유전 상수가 크고, 이차 전기광학 계수 가 매우 큰 것으로 알려져 있어서 다양한 분야에서 주목 받고 있다. KTN이 높은 전기광학 특성을 나타냄과 동시에 박막 형태로 구현될 경우, 초고속, 고효율 및 고집적화에 유리하다. 따라서 PLD 방법으로 KTN 박막을 제작하여 물리 적 특성을 분석하고, 전기광학적 특성을 연구하였다. 소자의 구조는 ITO/KTN/MgO/Pt이고, ITO와 Pt는 각각 상, 하부 전극이다. KTN의 Ta와 Nb의 조성비는 65:35이고, KrF 엑시머 레이저를 이용하여 증착온도 700도에서 PLD법으로 제 작하였다. 전압 인가 시 KTN의 절연 파괴를 방지하기 위하여 MgO를 증착하였다. 상온에서 전기광학 특성을 측정한 결과, KTN 박막은 선형 전기광학 특성을 나타내며, 그 계수는 약 24 pm/V임을 확인하였다. 이 값은 상용화된 전기광 학 물질인 LN, PZT의 계수보다 크기 때문에 차후 초박형 능동형 광학 소자 연구에 KTN 박막이 적용될 수 있을 것이 라 생각한다.