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재료 > 전기·전자기 기능재료
자기기록매체의 고밀도화, 소형화 추세에 따라, 이렇게 고밀도로 기록된 자기기록을 읽어들일수 있는 재생기술의 개발이 요구되어지고 있다. 이를 위해 기존의 유도형 재생헤드를 대체하는 이방성자기저항(Anisotropic Magnetoresistance)을 이용한 MR헤드가 이미 실용화되어 있는 상태이다. 하지만 현재의 MR헤드로는 최대 3Gbit/in2 정도이상의 기록밀도 향상을 기대할수 없다. 이러한 MR헤드를 대체하기위해 지금 연구되어지고 있는 것이 거대자기저항(Giant Magnetoresistance, GMR) 현상을 이용한 GMR헤드분야이다. 여기서 거대자기저항현상이란 외부자기장 변화에따라 비자성층으로 분리된 두 강자성층의 자화방향이 서로 평행일 때와 반평행일 때가 생기는데, 이 두 상황에서의 전기저항변화를 말한다. 이러한 GMR헤드는 MR헤드에 비하여 낮은 자기장변화에도 높은 민감도를 가지고 선형적으로 반응하는 특성을 가지고 있어서 10Gbit/in2 의 고밀도 자기기록매체의 재생에 필요한 차세대 헤드로서 각광을 받고 있다.
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- 한국생산기술연구원
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
화합물 반도체 소자는 서로 다른 밴드갭 에너지를 갖는 반도체의 이종접합을 이용하여 소자의 성능을 극대화시키는데 지난 15년간의 연구 결과 반도체 극초막으로 구성되는 양자(quatum)구조를 이용하는 경우 많은 소자의 성능을 극대화시킬 수 있음이 알려져 있다. 현재 반도체 레이저, LED, 고속 트랜지스터 등에는 100 Å 이하의 두께를 갖는 반도체 양자우물 층을 갖는 소자가 실용화되어 있다. 양자구조에 대한 연구는 현재의 양자우물을 근간으로 양자선(quantum wire) 및 양자점(quantum dot) 등의 구조를 이용하여 보다 향상된 소자 성능을 구현하고자 하는 연구가 진행되고 있는데 현재 이들 구조를 손쉽게 에피성장시킬 수 있는 방법에 대한 연구가 주된 관심이 되고 있다. 양자우물은 100 Å 이하의 두께를 갖는 극초막의 형태인데 이러한 극초막을 기판 전면에 균일한 조성과 두께를 갖도록 에피성장시키기 위하여는 높은 수준의 에피성장기술이 요구된다. 현재 유기금속기상에피성장법(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)은 이러한 극초막 구조를 균일하게 에피성장시킬 수 있는 수준으로 발달하여 다수의 광소자 제작에 이용되고 있다. 아울러 양자선 및 양자점 구조의 에피성장 기술도 나날이 발전하고 있는데 전통적인 MOCVD 에피성장과 함께 선택적(Selective Area) MOCVD, 원자층 에피성장법(Atomic Layer Epitaxy) 등 다양한 에피성장방법이 연구되고 있다.양자구조를 이용한 화합물 반도체 소자 제작 기술은 가장 고도의 에피성장기술을 기반으로 하고 있고 본 연구진은 지난 10여년에 걸친 양자구조 에피성장 기술을 바탕으로 현재 양자선 및 양자점 에피성장 기술을 개발하고 있어 이미 확보된 양자우물 구조 에피성장 기술과 함께 중소기업에 접목하여 3년 이내에 국내 및 국내의 소자 제작 회사에 웨이퍼를 공급할 수 있을 것으로 기대한다.
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- 2000-04-11
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최근 PZT의 높은 유전률과 높은 압전상수, 우수한 분극특성 등을 이용하여 FRAM, DRAM과 같은 강유전체 박막 기억소자 및 미세감지장치(Microsensor), 미세구동소자(Microactuator) 등을 제작하려는 연구가 활발히 진행중에 있다. 그러나 PZT 박막은 동작 전압에서의 큰 누설전류와 낮은 파괴전장뿐만 아니라, 동작을 반복함에 따라 특성이 저하되는 전기적 피로현상(fatigue), 시간에 따라서 정보가 손실되는 노화현상(aging) 정보가 고착되는 imprint현상등과 같은 열화현상(degradation) 때문에 실용화에 제한을 받고 있다. 이는 주로 산소공공과 같은 결함들이 결정립계나 전극과의 계면에 축적되어 공간 전하를 생성하기 때문에 발생한다고 보고되어 있으며, 특히 결정립계에는 국부적으로 높은 전압이 인가되어 누설 전류가 많이 흐르고 낮은 전압에서 쉽게 절연 파괴(dielectric breakdown)된다.본연구에서는 rosette형태로 성장하는 PZT 박막의 결정화 과정을 조절하여 우수한 특성을 나타내는 단결정립 PZT 박막의 제작에 성공하였다. 동시스퍼터링법으로 PZT 박막을 형성할 때 Ta을 첨가하여 결정립을 크게 할 수 있었으며 PZT 박막 위에 Pt 상부전극을 증착한 후 복사 가열 방식으로 Pt 상부 전극 주위의 온도만 급속히 상승시킴으로써 rosette을 선택적으로 성장시켜 단결정립 PZT 박막을 제작하였다. 다결정립 PZT 박막의 주요 열화 요인인 결정립계가 없는 단결정립 PZT 박막은 우수한 전도특성(JLC∼1×10-8A/㎝2), 유전특성(εr∼12,000), 분극특성(Pr∼15μC/㎝2, QC∼35μC/㎝2), 피로특성을 나타내었으며 이는 초고집적 기억소자 및 미세구동소자와 미세감지장치 등에 적용이 가능하다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
재료표면기술은 기계, 전자, 자동차, 항공, 우주 등 모든 산업분야에서 필수불가결한 산업기반기술이다. 현재 G7선진국에 대한 국내 기술격차가 가장 심한 분야중의 하나로서 당해기술이 고급인력, 고가의 연구장비, 장시간의 개발 소요기간을 필요로 하기 때문이다. 따라서 선진 기술국의 면모를 갖추고 G7 진입을 위하여는 박막기술의 자생력확립이 필수적이라 하겠다. 연구결과를 간략히 요약하면, - 다음극 대면적 DC PACVD 장치를 설계, 제작하여 두께 수백㎛의 고인성 다이아몬드 후막을 합성하였으며, 그 절삭성능을 비교한 결과 PCD공구와 유사하나 외산보다 우수한 성능을 나타내었다. - 다이아몬드상 카본필름의 잔류응력제어를 통해 합성된 박막의 기계적 특성을 평가하였으며 가전제품에의 적용을 위한 시험적용을 실시하였다. - 초경질 BN 박막 합성장치를 설계, 제작하여 합성가능성 및 운용기술을 확보하였으며 각종 공정변수에 따르는 BN박막의 합성거동 및 코팅특성을 분석하였다. 분석결과, 낮은 성장속도와 높은 bias 전압 조건하에서 양질의 c-BN상이 제조됨을 확인하였다.본 연구에서는 정밀기계 요소부품, 금형 및 절삭공구의 품질 그리고 성능향상을 위한 초경질, 다기능 박막소재 제조개발 기술로서 1) 대면적 다이아몬드의 후막 실용화 기술 2) 비정질 다이아몬드상 카본박막의 특성제어를 통한 응용기술 개발 3) c-BN 및 i-BN 박막의 실용화를 위한 장치기술 및 공정기술 개발 등을 목표로 수행하였다.
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재료 > 전기·전자기 기능재료
<전자빔을 이용한 금속계 박판 제조 기술 분야> - 본 연구를 통해 전자빔 용해 정치 및 코팅장치의 개량 및 설치를 성공적으로 구성함. - 진공아크 용해 및 전자빔 용해장치로 버튼 형태의 Ti-Ni합금의 타겟을 제조. - 전자빔 용해 및 코팅장치를 이용하여 Ti-Ni합금 박막을 제조. <전자빔을 이용한 세라믹 TBC 기술 분야> - 전자빔 용해 및 코팅장치를 이용하여 융점이 2677℃인 지르코니아 및 bond코팅층의 재료인 Ni-22wt.%Cr-10wt.% Al-1wt.%Y의 분말을 전자빔으로 용해하여 증착실험의 고순도 타겟을 제조. - 공정변수를 달리하여 세라믹 및 bond 코팅층을 전자빔으로 증착시켜 Inconel 617의 기판에 코팅. - 세라믹 코팅층을 XRD 분석한 결과 준 안정한 tetragonal 상이 존재하였으며 완전 결정화를 위하여 기판의 온도를 더 증가시켜야 한다고 사료됨. - 코팅층의 단면을 관찰한 결과 금속 bond 코팅층과 기판과의 게면은 매우 치밀하게 이루어져 접착성이 우수한 것으로 조사되었고, bond 코팅층과 세라믹층과의 계면에서 분리되어 있는 면이 관찰됨. <미립질 금속분말의 제조공정 분야> - 기화온도가 증가하는 경우 염화철의 증기압이 증가. - 반응온도가 상승할수록 초기반응속도와 함께 반응율이 증가하는 경향을 나타냈고, 반응온도가 550℃의 경우 반응율이 상당히 낮아 염화철의 상당부분이 미반응상태로 배출되었으며, 염화철의 수소환원반응시 반응온도는 최소한 700℃ 이상은 되어야 함. - 염화철의 수소환원반응에 대한 Modelling을 통하여 반응속도상수와 Activation Energy를 구한 결과, 속도상수를 k=7,879 exp(-12,820/RT)와 같이 표시되었고, Activation Energy는 12.82 kcal/mole 이었음. - 생성된 철분말의 입도측정 결과 반응온도 및 가스유량변화에 따른 입도분포는 큰 차이가 없는 것으로 관찰되었으며, 대체로 0.1-1.0㎛의 범위인 것으로 나타남.
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재료 > 전기·전자기 기능재료
1. 박막제조 분야 ·YBCO/BSTO/YBCO/LAO 구조의 고온초전도 다층 막을 제작함 ·산소분압에 따른 박막의 특성 변화 연구하여 적정 조건을 찾음 ·레이저 증착법을 사용하여 우수한 특성의 박막 제조 조건을 확립함2. 조셉슨 접합 제작 및 미세선 가공 ·ECR ion beam etching 방법으로 선폭 1㎛의 미세선폭 제조기술 확립 ·ECR 방법으로 step을 제작하고 step edge junction 제작 ·Bicrystal 기판을 사용하여 Josephson junction 제작3. IR 광센서 제작 ·Grain Boundary에서의 광반응 특성 조사 및 기구 규명 (비열적 광반응 관찰) ·Kinetic inductance를 이용하여 bolometer를 제작함 (감도 10,000Hz/K)4. 고온초전도 마이크로파 소자 제작 ·고온초전도 박막을 이용한 공진기 제작- Q-factor, 공진주파수 특성, 표면저항 측정 ·고온초전도 필터 제작- Bandpass region,삽입손실 등을 측정함5. 박막 측정용 ac susceptometer 제작 ·비법촉식으로 박막의 Tc, Jc, M, λ(T) 등을 측정할 수 있는 susceptometer를 제작함6. 물성연구 ·박막의 1/f 잡음 특성을 연구하고 잡음의 거동을 조사함 ·단결정에 이온을 투과시켜 flux flow의 거동을 규명함
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재료 > 전기·전자기 기능재료
평판 디스플레이 분야는 전자산업에 있어서 미래를 선도해 나갈 수 있는 기술분야로 평가되고 있으며 그중 LCD(Liquid Crystal Display)가 가장 유력한 방법으로 평가되고 있다. 90년도 들어서 LCD기술은 응답속도가 빠른 TFT형 LCD 가 주류를 이루게 되었다. 액정을 구동하는 TFT Matrix 제조기술로, 현재 양산에는 대면적 증착과 저온공정(＜400℃)이 유리한 비정질 실리콘을 사용하고 있다 그러나, LCD의 수율향상과 속도향상을 위해서는 다결정 Si-TFT가 필수적인데 재면적의 LCD를 위해서는 저온에서의 공정 방법이 개발되어야하는 문제점을 지니고 있다.본 연구는 금속 유도 측면 결정화(Metal-Induced Lateral Crystallization; MILC)법을 이용한 비정질 실리콘의 결정화 온도를 500℃ 이하에서 대면적의 유리기판위에 다결정 Si-TFT를 형성하는기술이다.. 금속 유도 측면 결정화란 비정질 실리콘 위에 선택적으로 증착된 얇은 금속박막을 형성한 뒤 500℃ 정도의 낮은 온도에서 열처리하면 금속 막이 증착되지 않은 측면 영역의 비정질 실리콘이 결정화되고 이 결정질 실리콘에는 금속오염이 없고 큰 결정립을 갖는 다결정 실리콘 박막을 얻을 수 있어 우수한 전기적 특성을 보인다. MILC 방법으로 500℃의 온도에서 유리기판위에 형성한 다결정 실리콘 TFT는 드레인 전압 20V에서 <1nA/1m의 낮은 누설전류, 전자이동도 100cm2/sec 이상의 특성을 보인다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
자연상태로 존재하는 물질 중 가장 경도가 높고 희소가치가 큰 보석으로 잘 알려진 다이아몬드는 뛰어난 내마모성과 화학적 안정성, 구리나 은을 능가하는 열전도도, X-ray에서 적외선에 이르는 광투과성 등 다른 재료로서는 모방이 불가능한 여러 가지 극한의 물성을 지닌 재료로서, 많은 산업계 종사자와 연구자들에게 주목을 받고 있다. 최근에는 기체로부터 비교적 저온저압에서 화학적 증착법을 이용해 다이아몬드 코팅을 하는 기술이 개발되어 많은 관심을 끌고 있다.비결정질 다이아몬드로 알려져 있는 유사다이아몬드카본은, 물리적·화학적 특성에 있어 결정질 다이아몬드에 버금가는 재료로서 다이아몬드보다 넓은 면적에 코팅이 가능하고, 코팅면의 기하학적 형상에 의한 제한이 적으며, 코팅면이 매우 평탄하고 균일해서 내마모성이 요구되는 전자제품이나 정밀부품에 대한 적용이 늘어나고 있다. 본 연구실에서는 플라즈마에 의한 화학적 기상 증착장치 등을 이용하여 유사다이아몬드카본과 다이아몬드를 여러 재료에 코팅하고 이들 재료의 마모·마찰 실험과 침식 실험들을 통해 최적조건에서 내마모 코팅을 하는 기술을 확보하고 있으며 이에 관련된 연구를 수행하고 있다.
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재료 > 전기·전자기 기능재료
- 절삭공구 및 내마모공구용 다이아몬드 후막재료. - 열방산기판용 다이아몬드 기판재료. - 적외선 투과창 및 내화학창재 등 다이아몬드 광학 창재료.4"직경이상의 다이아몬드 후막 합성방법 ; 경제적인 합성방법 -DC arc-jet CVD. -modified DC PACVD. -다이아몬드 후막을 이용한 공구의 제작기술 -기존 소결 다이아몬드 공구의 대체가능. -저렴한 공구의 생산 가능.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
CdS박막은 CdTe태양전지에서 Window layer로 작용하는 n-형 반도체이다. 이 막은 cadmium acetate, ammonium acetate, thiourea, ammonia의 수용액에서 dip coating방식으로 투명전극 기판위에 입히는 CBD(chemical bath depostion)방법으로 제조되고 있다. CdS층은 빛의 투과성으로 높이기 위하여 최대한 얇게 (약 0.1 nm) 정도로 만들어야 하지만 전기적 특성을 위해 두께를 고르게해야 하는 제약조건이 있다. CBD방법으로는 적은 비용으로 넓은 면적에 우수한 성질을 가지는 (optical properties, electrical properties..)층을 제작할수 있는데 그것은 ammonia와 cadmium salt와의 화합물 생성반응으로 인한 화학반응속도제어에 의한 것이다. 하지만 CBD CdS박막의 제조는 수용액상에서 균질하게 형성된 콜로이드가 표면에 기판의 표면에 흡착되어 표면형상을 불균일하게 만드는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 CdS를 입히는 각 반응조건중에 초음파를 가하여 그것이 CdS의 미세조직에 미치는 연구를 하고자 하였다. 초음파의 영향으로 용액상에서 형성된 hot spot은 국부적으로 높은 온도(5000 K)와 높은 압력(1700 atm)을 가진다. 이렇게 형성된 hot spot들이 생성, 성장, 파괴의 과정을 거치면서 CdS박막표면에 물리적, 화학적 영향을 미칠 것으로 예상하였다. Cd 농도는 0.004∼0.016 M, thiourea농도는 0.005 M로 하였고 NH4OH와 NH4(CH3COO)를 첨가하였다. 각 조건에서 초음파을 가하지 않을 경우와 가한 경우를 비교하였고, 반응온도는 83℃로 일정하게 유지하였다. 초음파가 성장하고 있는 CdS박막에 가해졌을 때 나타난 CdS의 미세구조의 변화는 결정립크기의 감소와 표면균일도의 증가이다. 초음파의 영향으로 CdS박막의 결정립크기는 30∼40 nm 정도로 감소하였고 표면에 흡착된 콜로이드들이 관찰되지 않았다. 그로인해 CdS박막의 성장속도가 감소하였고 포화두께가 1500Å로 감소하였다. 또한 긴 파장영역(520 nm)이상에서의 광투과도가 증가하였으며 이로인해 밴드갭에너지가 2.37 eV에서 2.39 eV로 약간증가됨을 관찰하였다. CdS박막의 결정구조는 Hexagonal(002)/Cubic(111) 우선성장방향에서 초음파의 영향으로 Hexagonal(101) 우선성장으로 변화되었다. 초음파가 반응조건이하의 온도에서도 CdS형성에 영향을 미치는 것이 보고되었는데, 이 연구에서는 40∼56 ℃정도의 온도에서 초음파를 가할 경우 용액의 광투과도가 시간에 따라 변화됨이 관찰되었다. 결과적으로 초음파에 의하여 CBD CdS박막의 단점인 불균일한 표면을 개선할 수 있으며, 반응조건에 따라 영향을 받지 않는 재현성있는 막을 얻을수 있었다. 이 연구를 통하여 반응속도를 빠르게 하면서도 최적조건이 아닐결우에도 균일하고 치밀한 CdS 박막을 만들 수 있었고 이러한 결과는 다른 유사한 박막생산과정에 대해서도 응용될수 있을 것이다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
ZnO는 이방성 결정구조, 비화학양론적 결함구조, 넓은 밴드갭, 대기압하에서의 반응성, 가시광선 영역에서의 투명성과 높은 굴절률, 큰 압전 상수, 강한 acoustooptic, electrooptic 비선형 광학 계수를 가지는 재료로서, 저주파 영역 센서에 있어서 압전 트랜스듀서, optical waveguide, 산화 또는 환원 가스의 검출기, 발광 다이오드와 태양전지의 투명전극망 등 그 이용 범위가 매우 다양하다. 본 연구에서는 99.9% ZnO타겟을 사용하고 rf magnetron sputter기법을 이용하여 박막을 제조하였으며, 증착 변수로는 plasma power (50w-250w), sputter gas(Ar, Ar/O2), 그리고 기판 온도(상온-500℃)를 번화시켰다. 제조된 박막은 증착 변수에 따라 다양한 우선 배향 및 표면 조직을 관찰할 수 있었으며, 이러한 증착조건에 따른 박막 형성고찰은 특성의 응용에 중요한 단서가 될 것이다. 제조된 시편의 표면조직, 미세구조 그리고 우선배향성은 XRD, SEM, AFM등 을 이용하여 측정하였으며 또한 특정 조건에서 증착한 박막과 일정한 온도( 500℃)에서 산화, 환원 분위기로 annealing한 시편의 전기적 특성을 측정하였다. 4탐침법에 의해 전기비저항을 측정하였으며, 미세구조 및 화학 조성으로부터 전기비저항에 미치는 영향을 연구하였다. 화학양론의 변화는 RBS을 사용하였으며, annealing과 제조 변수에 따라 화학양론의 변화를 확인할 수 있었다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
-최근에 내마모, 절삭공구코팅에 TiN에 대한 대체 재료로서 TiAlN이 각광을 받고 있다. 이온플레이팅법을 이용하여 고속도강 위에 TiAlN 박막을 증착한 결과 박막 내에 Al함량이 증가할수록 미소경도값은 증가하였으나, 잔류응력의 증가로 인하여 접착력의 감소가 나타났다. 이러한 문제점을 해결하고, 최적화된 박막을 얻기 위해 박막의 깊이 방향으로 Al의 농도가 점진적으로 변화하는 농도경사 TiAlN박막을 제조하였다. Ti과 Al은 각각 전자빔과 저항가열장치를 사용하여 독립적으로 증발시켰으며, 증착과정 중 Al의 증발속도를 증가시킴으로써 박막 내의 Al농도를 점진적으로 증가시켰다. XRD분석과 AES분석으로부터 농도경사박막의 제조를 확인할 수 있었으며, 단면조직을 SEM 및 TEM으로 관찰한 결과 Al의 함량이 증가됨에 따라 결정립이 미세화됨을 관찰하였다. 제조된 농도경사 TiAlN 박막의 미소경도값은 2700 kg/mm2을 나타내었으며 동일한 경도값을 가지는 TiAlN 박막에 비해 월등히 우수한 접착력을 나타내었다. 한편 내마모성 및 내산화성도 TiN에 비해 우수하였는데, 이것은 표면 부분의 Al 함량이 많은 TiAlN 층에 의한 것으로 생각된다. 따라서 이온플레이팅으로 제조된 농도경사 TiAlN박막은 높은 경도값과 내마모성, 내산화성 및 접착력을 갖춘 최적의 성질을 나타내었다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
본 연구에서 초고진공용 IBAD장치를 제작하여 사용하였다. 시료제작실의 Base Pressure는 5×10-10Torr이며, 시료제작시 N2 Gas에 의한 진공도는 7×10-8 ∼ 1×10-7Torr이었고 Steel위에 TiN박막을 제작하여 그 특성을 알아보았다. N2+ 이온빔은 Cold cathode type의 Ion gun을 사용하였으며 이온의 에너지는 500eV에서부터 5KeV까지 변화를 시켜주었고 Ion baem current는 9㎂/㎠의 조건에서 TiN박막을 제작하였다. 또한, N2+ 이온의 에너지를 일정하게 유지한 후 Ti의 증착율을 0.1 ∼ 0.3Å/sec로 변화시켜가며 TiN박막을 제작하였다. 제작된 TiN의 박막을 XPS로 분석한 결과 Ti와 N2+이온은 기판도착율이 1 : 1에서 TiN박막을 가장 잘 형성하였으며, Oxygen free TiN임을 알 수 있었다. 한편, XRD실험을 통하여 N2+ ion의 에너지 변화에 따라 TiN박막의 구조에 영향이 있음이 관찰되었다.
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- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
GaN을 중심으로한 III-V 질화물 반도체는 자외선에서 가시광선 영역에 이르는 발광영역을 가지고 있어 발광다이오드, 레이저 다이오드 등의 응용가능성이 높은 물질이다. III-V 질화물 반도체는 적합한 기판이 없어서 격자상수의 차이가 큰 사파이어 기판을 사용하게 되는데, 저온 완충막을 이용한 2단계 성장법으로 소자제조가 가능한 박막을 성장시키고 있다. 최근에 사파이어 기판을 암모니아나 질소플라즈마로 전처리하는 공정이 후속 성장되는 GaN 박막의 물성에 큰 영향이 있음이 보고되고 있다. 본 연구에서는 700℃에서 120W의 질소플라즈마로 사파이어 기판을 전처리할 때, 사파이어 기판 표면에 얇은 AlN 층이 형성되었다. 질소 플라즈마로 전처리하지 않은 기판에서는 저온 GaN완충막이 3차원적인 성장양상을 보였으며, 거친 표면을 가졌다. 그러나 AlN층이 형성된 기판위에서는 저온 완충막이 2차원적으로 성장하면서 고온성장에서 나타나는 안정형상인 truncated hexagonal pyramid 형태를 나타내었다. AlN 층이 표면에 존재하여 격자상수를 줄여주고 계면에너지를 낮추어 안정적인 2차원적인 성장을 증진시키므로 평활한 표면 및 우수한 결정성을 지닌 저온 GaN 완충막을 얻을 수 있었다.
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- 2000-04-11
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Pulsed D.C. 플라즈마는 D.C. 플라즈마에 비해 정확한 이온 및 전자전류를 가지며 방전시 기판상에 존재하는 공간전하가 제거되는 장점을 가지고 있다. 또한 Pulsed D.C. 플라즈마는 Duty의 조절이 가능하여 RF 플라즈마에 비해 기판으로 이온을 가해주는 시간비율의 조절이 자유롭다. 이러한 Pulsed D.C. 플라즈마를 사용하여 금속질화물의 한 예로 HfN 박막을 증착하였다. HfN 박막은 Plasma Enhanced Metal Organic Chemical Vapor Deposition (PEMOCVD)에 의해 증착되었다. Tetrakis diethyl amido Hafnium (TDEAHf)가 Hf precursor로 사용되었다. carrier gas와 reactive gas 로는 각각 Ar 과 N2를 사용하였다. 열 에너지와 플라즈마 에너지에 의해 증착된 HfN 박막의 증착률은 열 에너지에 의해서만 증착된 HfN 박막의 증착률에 비해 매우 높았다. Rutherford Backscattering Spectrometry (RBS)의 분석결과 열 에너지와 플라즈마 에너지에 의해 증착된 HfN 박막은 낮은 산소 농도와 높은 탄소 농도를 갖고 있었으며, 반면에 열 에너지에 의해서만 증착된 HfN 박막은 높은 산소 농도와 낮은 탄소 농도를 갖고 있었다. 열 에너지와 플라즈마 에너지에 의해 증착된 HfN 박막이 낮은 산소 농도를 나타내는 것은 증착된 박막의 조직이 치밀하여 증착후 공기중에 노출되어도 산소가 박막내로 많이 유입되지 않기 때문으로 추정된다.
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- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 전기·전자기 기능재료
현 산업 사회의 정보화 사회로의 성숙에 따라 현재 전세계의 각 선진국에서는 광대역 디지털 종합 네트워크(Broadband Integrated Services Digital Network: B-ISDN) 구축사업을 활발히 전개하고 있다. B-ISDN에서는 네트워크의 정보 전송 능력을 극대화하기 위하여 광통신 시스템을 주축으로 통신 시스템을 구축하고 있으며 국내에서도 2015년까지 각 가정을 광통신 시스템으로 연결하고자 계획하고 있다. 이러한 B-ISDN 구축 사업에 의하여 고속 광소자 및 전자소자에 대한 수요가 급격히 늘고 있는데 이러한 용도에 사용되는 소자는 대부분 화합물 반도체 이종접합을 이용하는 구조를 가지고 있다. 한편, 화합물 반도체 이종접합은 서로 다른 여러 종류의 화합물 반도체를 다층 구조 형태로 결함없이 에피성장하여야 하는 요구에 의하여 고도의 에피성장기술이 요구된다. 이러한 화합물 반도체 이종접합 소자 제작을 위하여 다수의 에피성장법이 사용되고 있으나 이중 MOCVD 에피성장법은 다양한 구조를 에피성장시킬 수 있는 장점과 CVD 방법이 갖는 대면적 에피성장의 용이성에 의하여 대량생산용으로 가장 널리 사용되는 에피성장법이다. 현재 국내의 삼성, LG, 현대, 삼미, 국제, 광전자 등 화합물 반도체 소자 제작사에서는 자체적인 에피 웨이퍼 제작과 함께 외국에서 에피 웨이퍼를 수입하여 소자를 제작하고 있는 실정이다. 특히, 국내에서의 에피성장 기술이 아직 안정화되어 있지 않은 이유로 많은 물량을 일본, 미국, 유럽 등으로부터 수입하고 있는 실정이다. 본 연구진은 지난 10년 이상의 MOCVD 에피성장 관련 연구를 기반으로 현재 1.3 m 및 1.55 m 통신용 InGaAsP/InP 레이저, 파장 필터, 파장 변환기 웨이퍼를 에피성장시키고 있으며 GaAs계 반도체 레이저 웨이퍼 에피성장도 함께 수행하고 있다. 본 연구진의 에피성장 기술을 국내의 중소기업에 접목하여 전용 에피 웨이퍼 생산사를 설립하면 국내의 수요를 충족시키고 나아가 외국으로의 수출도 기대할 수 있어 수익성있는 사업을 전개할 수 있을 것으로 기대한다.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
ECR plasma CVD는 기존의 plasma source에 비해 낮은 작업 압력, 높은 ion 밀도, 낮은 plasma potential, 그리고 ion energy 와 ion flux의 독립적 조절 가능성 등으로 인하여 최근 single wafer process에의 적용이 활발히 연구되고 있다. 한편 실리콘 질화막은 오랫동안 반도체공정에 이용되어 왔으며, 최근에는 특히 X-ray lithography용 마스크 재료로서 많은 연구가 되고 있는데, 이 경우는 적정 막응력, 화학양론적 조성, 불순물 함량, 표면 평활도, 가시광 투과도 등에서의 엄격한 막질의 조절이 요구된다. 그러나 각각의 막질간에 서로 상관관계가 있기 때문에 기존의 LPCVD 혹은 PECVD process로는 최적의 막질을 얻기 힘들다. 본 연구는 넓은 process margin과 gas source 선택의 장점을 지니고 있는 ECR plasma CVD 방법을 이용한 실리콘 질화막의 증착과 물성분석에 촛점을 맞추고 있다. Source gas의 종류와 혼합비 (SiH4/N2 혹은 SiH4/NH3), 증착압력, 증착온도 등의 변화에 따른 실리콘 질화막의 성질을 분석한 결과, 적정 잔류인장응력조건 (1x109dyne/cm2 이하)에서 N2를 이용한 막이 NH3를 이용한 막에 비해 Si/N ratio는 약간 증가하였으며, 표면 평활도도 0.64nm(rms)로 매우 우수했다. 또한 가시광 투과도와 optical band gap도 상당히 증가함을 알 수 있었다. 이는 LPCVD 혹은 PECVD로 증착한 실리콘 질화막에 비해 월등히 우수한 결과로, 저응력·고투광성 박막재료의 개발에 ECR plasma CVD의 응용가능성을 확인할 수 있었다.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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일반기술
재료 > 전기·전자기 기능재료
내마모성 보호피막으로 널리 사용되는 TiN은 550℃ 이하의 온도에서 산화가 시작된다는 단점을 지니고 있다. 그러나, (Ti,Al)N의 경우 고온에서 표면에 치밀한 알루미늄 산화물을 형성시켜 내산화성이 우수할 뿐 만 아니라, 확산에 의한 마모를 줄이는 역할을 한다고 보고되고 있다. 본 연구에서는 플라즈마 화학 증착법을 이용하여 (Ti,Al)N 막을 고속도강위에 증착시켰다. 제조된 (Ti,Al)N 막의 기계적 특성 실험을 한 결과, 경도, 산화특성, 내마모성 등이 TiN막보다 우수했으나, 막에 있어서 중요한 접착력에 있어서는 Al 함량이 15%을 넘어서는 감소하는 경향을 나타내었다. 따라서, 그 단점을 극복하고자 기판의 계면에서부터 Al 함량이 점진적으로 증가하는 농도 경사 (Ti1-XAlX)N를 제조하였다. 반응기체로는 TiCl4, AlCl3, H2, NH3, Ar을 이용하였고, 증착온도는 500℃로 하였다. 농도 경사 (Ti1-XAlX)N막의 누프 경도 실험 결과, 2000kg/mm2 HK0.01 정도의 값을 보였고, TGA로 산화실험한 결과, 850℃에서 900℃사이에서 산화가 일어나는 단일 조성 (Ti1-XAlX)N막과 비슷한 결과가 나타났다. 그러나, 막에 있어서 중요한 접착력 실험 결과 농도 경사 (Ti1-XAlX)N 막이 단일 조성의 (Ti1-XAlX)N 막보다 접착력이 더 증가하였고, pin-on-disk형태의 내마모성 실험 결과도 농도 경사 (Ti1-XAlX)N 막이 내마모성이 더 우수하게 나타났다. 이는 기판으로 사용된 고속도강의 계면에 Al 함량이 적은 막이 형성되어 접착력이 증가하였기 때문으로 생각된다.
- 보유기관
- 한국생산기술연구원
- 등록일
- 2000-04-11
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재료 > 전기·전자기 기능재료
반도체의 전자 및 광학적 성질은 격자 결함의 존재에 의해 크게 영향을 받으며, 안정 성질을 가진 결함의 물리학과 잠재 재료 응용에 관심이 증가되고 있다. 이러한 결함은 적절한 조명과 난방 조합에 의해 하나 이상의 여기 전자상태로 역으로 놓을 수 있으며 이것은 높은 공간 해상도에서 광학적 영상을 포함하여 가역 자료 저장용의 안정적 결함을 포함한 반도체의 사용에 관해 기술적으로 중요한 측면을 제공한다. 목적 : (i) 전자 및 광전자적 성질, 기저상태/여기상태 변형 동력학, 전자 격자 상호작용과 안정 결함의 형성 기구에 관한 실험적 연구에 의하면 금속 유기 화합물(MOCs)과 수산화물로부터 와 후속 방사와 층 열처리에 의해 다양한 x 값 에피택셜(epitaxial) 퇴적의 GaAs와 Al(x)Ga(1-x)As 에피택셜 층의 성장이 나타난다.(ii) 근방 실내 온도에서 작동하는 고해상도를 가진 가열 광굴절 매체로서 그것의 잠재 응용을 위한 방사 유도 초안정 결함에 의해 결정되는 성질을 가진 기술적으로 귀중한 재료와 구조를 창조하는 분야에서 발전하는 것.
- 보유기관
- 특허법인충정
- 등록일
- 2000-04-24
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재료 > 전기·전자기 기능재료
금속 클라스터 주문식 체계의 기반에 관한 미소 전자 구조를 얻는 방법을 연구한다. 금속 클러스터 체계의 주문 배열은 예비 미소 구조의 기질을 사용하여 얻는다. 규소 기반에 관한 미소 구조 기질을 얻는데 두 가지 방법을 사용하는데, 그것은 초고진공에서 아주 깨끗한 규소의 산화와, 특별한 전기 화학적 표면 폴리싱이 그것이다.금속 클러스터 주문식 체계의 기반에 관한 미소전자 원소의 개발.
- 보유기관
- 특허법인충정
- 등록일
- 2000-04-24
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