이트리아로 도핑된 지르코니아(Zirconia with yttrium), 널리 알려진 이트리아 안정화 지르코니아(yttria-stabilized zirconia, YSZ)는 최근 특히 원자층 증착(atomic layer deposition, ALD)으로 박막 형태에 증착될 때, 첨단 전자 및 에너지 소자 분야에서 응용이 확대되고 있다. YSZ 박막 및 코팅의 열전도도에 관해 다수의 연구가 보고되어 왔으나, 이러한 데이터는 일반적으로 Y2O3 농도가 약 8 mol% 수준이며 두께가 1 μm 이상인 경우로 한정되어 있었고, 주로 열차단 코팅 응용을 대상으로 하였다. 여기에서는 플라즈마 강화 ALD(plasma-enhanced ALD, PEALD)로 증착된 YSZ 박막(약 50 nm)의 열전도도에 대한 최초의 실험 보고를 제시한다. 이때 Y2O3 함량은 0–36.9 mol%로 가변하였다. 시간영역 열반사(time-domain thermoreflectance) 측정은 박막 및 그 계면의 유효 열전도도를 평가하며, 이는 주파수영역 열반사(frequency-domain thermoreflectance)로 독립적으로 확인되었다. 유효 열전도도는 Y2O3 도핑 농도가 0에서 7.7 mol%로 증가함에 따라 1.85에서 1.22 W m−1 K−1으로 감소하며, 주로 산소 공공(oxygen vacancies)에 의한 포논 산란 증가에 기인한다. 또한 7.7 mol% 이상에서는 농도 의존성이 비교적 약하게 나타난다. 본 연구의 PEALD YSZ 박막에 대한 유효 열전도도는, 유사한 조성을 갖는 열 ALD YSZ 박막에 대해 이전에 보고된 값보다 약 15%–128% 더 높다. 이는 본 박막의 상대적으로 더 큰 결정립 크기(약 23–27 nm)에 기인한다고 해석한다.

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