미세 발열체의 발열특성과 열처리 온도에 따른 Pt/Cr 이중층의 특성

A thermal properties of micro hot plate and the characteristics of Pt/Cr bilayers due to annealing temperature

Pt/Cr 이중층과 E-beam으로 증착된 산화막으로 구성된 발열체의 발열특성과 열처리 온도에 따른 Pt/Cr 이중층의 전기적, 구조적 특성을 살펴보았다. E-beam으로 증착된 산화막을 갖는 발열체의 표면 방사율(${\varepsilon}$)은 0.5임을 열전대와 I.R. Thermo-Vision System을 통하여 확인할 수 있었다. 한편 열처리전 Pt/Cr의 면저항은 Cr의 두께와는 무관한데, 이는 백금과 크롬의 계면에 형성된 산화크롬에 의한 것으로 사료되며, 열처리 온도가 증가함에 따라 Cr의 외부확산이 증대되고, Pt(220)면의 결정립이 성장함을 AES 분석결과와 SEM 촬영, XRD 분석을 통하여 알 수 있었다. 열처리 온도에 따른 특성 분석결과, $500^{\circ}C$에서 열처리한 Pt/Cr 이중층이 안정된 결정구조를 갖음을 XRD, AES 분석결과로 확인할 수 있었다.

In this paper, we fabricated the micro hotplate which consisted of a thin film heater(Pt/Cr bilayers) sandwiched with the thermal oxide and E-beam evaporated oxide. And we studied the electrical and the structural properties of Pt/Cr bilayers due to annealing temperature. When we compared the temperature measured from type k thermocouples with the temperature acquired from I.R. thermo-vision system according to the variations of emissivity, the emissivity of I-beam evaporated oxide was 0.5. The sheet resistance of Pt/Cr bilayers didn't depend on the Cr layer thickness, and it was considered as the existence of CrO between the Pt and the Cr layer. When the annealing temperature was increased from $500^{\circ}C$ to $700^{\circ}C$, the out-diffusions of Cr were increased(which was confirmed by AES depth profile) and the grain size of Pt(220) phase was enlarged also(analyzed by XRD and SEM photographs). From the results of XRD analysis and AES depth profile, the Pt/Cr bilayers annealed at $500^{\circ}C$ were more stable than any other cases in structural properties.