전자싸이클로트론공명-플라즈마 화학기상증착법으로 PbTiO3박막을 증착하였다. RuO2 기판과 Pt 기판 위에 금속유기화합물 원료기체 유량 및 증착온도에 따라서 PbTiO3박막의 증착특성을 연구하였다. RuO2 기판 위에서 Pt 기판에 비하여 Pb-oxide 분자의 잔류시간이 상대적으로 크고, 페로브스카이트 핵생성 밀도는 상대적으로 작으며, 단일한 페로브스카이트 상의 PbTiO3 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 Pt 기판보다 좁았다. PbTiO3 박막 증착 전 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 RuO2 기판에서도 페로브스카이트 핵생성 밀도를 증가시켜 단일한 페로브스카이트 박막을 얻을 수 있는 공정범위가 확장되었다. PbTiO3에서 Ti 성분을 Zr으로 일부 대체시킨 Pb(Zr,Ti)O3 (PZT) 박막의 경우에도 Ti-oxide 씨앗층을 도입함으로써 넓은 공정범위에서 단일한 페로브스카이트 PZT 박막을 RuO2기판 위에서도 제조할 수 있었다.

디지털형 압전/전왜 액츄에이터 응용을 위하여 상경계(반강유전상/강유전상) 조성인 Pb0.94Y0.04[(Zr0.6Sn0.4)0.915Ti0.085]O3 (PYZST) 계를 택하여 과잉 PbO의 첨가량 및 소결 조건 변화에 따른 상전이 특성, 유전 특성 및 전기장 유기변형 특성을 연구하였다. 사방정 구조를 갖는 PYZST 세라믹스에서 과잉 PbO 첨가에 따른 결정구조의 변화는 거의 확인되지 않았으나, 소결 후 입자가 약간 작아지며 둥근 형태로 변화하였고 첨가량 증가에 따라 적정 소결온도는 감소하였다. 과잉 PbO의 첨가량이 증가함에 따라, 분극측정시 반강유전상이 보다 안정되는 경향을 보였고, 전계유도변형 측정시 인가전기장 제거상태에서의 변형의 형상기억성이 감소하고 디지털형 변형곡선 특성이 강화되었다. 또한 최대 유전상수와 전계 유기변형량은 감소하였으나 반면 상전이(반강유전상↔강유전상) 전기장 및 비저항은 증가하는 경향을 나타냈다. 이러한 결과는 과잉으로 첨가된 PbO에 의한 격자 결함반응 및 분역벽 이동 거동 가능성과 연관시켜 설명하였다.

본 연구에서는 PbZr(sub)0.53Ti(sub)0.47O3(PZT) 박막을 복수 도포함에 따른 박막내의 응력을 온도의 함수로 실시간(in situ) 측정하였으며, 응력발생의 원인에 박막의 건조, 열분해(pyrolysis), 치밀화 및 결정화 현상과 연관시켜 설명하였다. 도포직후 단층박막에 생성된 55MPa의 인장응력은 가열됨에 따라 300˚C-350˚C에서 최대 145MPa로 증가하였으며, 박막내의 응력은 모든 온도구간에서 항상 인장응력을 나타내었더. 다층도포시 650˚C까지 열처리 주기를 완료한 층이 두꺼워질수록 새로 도포한 층의 영향은 점차 감소하였으며, 9층박막에 이르러서는 가열과 냉각에 따라 응력이 동일하게 변화하였다. 응력측정 결과 다층박막의 치밀화는 350˚C에서 시작되어 520˚C-550˚C 부근에서 완료되는 것으로 나타났으며 치밀화가 시작하는 온도는 미세경도 측정결과와 일치하였다. PbTiO3(PT)와 달리 PZT 다층박막은 Si 기판 위에서 perovskite로의 결정화가 일어나지 않았다.

Lead titanate박막을 Pt/Ti/SiO2/Si(Pt/Ti기판)와 Pt/Ta/SiO2/SiO2Si(Pt/Ta 기판) 위에서 전자 사이크로트론 공명플라즈마 화학증착법(ECR PECVD)으로 증착하였다. 증착온도, 산소유입량, MO source유입비등의 증착변수에 따른 lead titanate박막의 조성과 미세구조를 주사전자현미경(SEM), 투과전자현미경(TEM), X선 회절법(XRD)으로 조사하였다. 산소유입량이 적을 경우,Tisource와 Pb source의 산소화의 반응성 차이 때문에 Pb 농도가 부족한 화학양론비가 잘 맞는 박막이 증착되었다. Pt/ti기판은 lead titanate박막증착도중 기판의 Ti층과 Pt층의 확산으로 기판변형이 발생하는 반면, Pt/Ta기판은 기판변형이 일어나지 않았다. Pt/Ta기판에서 페롭스카이트 화학양론비를 갖는 매우 평탄한 lead titanate박막을 증착 하였는데, 산소유입량이 lead titanate박막의 결정성을 크게 지배하였다.