• 한국주조공학회지
• /
• 제42권5호
• /
• pp.273-281
• /
• 2022

Al-Cu-Si 3원계 공정합금의 응고거동과 미세조직 변화를 이해하기 위해서, 금형 예열온도를 달리하여 Al-Cu-Si 3원계 공정합금의 미세조직 변화를 관찰하였다. 금형 예열온도가 500℃일 때, 초정 Si과 덴드라이트 형상의 Al2Cu상이 관찰되며, 이후 (α-Al+Al2Cu)의 2원계 공정상이 관찰된다. 금형 예열온도가 300℃일 때 미제조직은 금형 예열온도가 500℃일 때와 유사하나 (α-Al+Al2Cu+Si)의 3원계 공정상이 관찰되는 영역과 관찰되지 않는 영역이 나타난다. 금형 예열온도가 150℃인 경우에는 미세조직이 (α-Al+Al2Cu)의 2원계 공정상과 (α-Al+Al2Cu+Si)의 3원계 공정상이 관찰되는 Bimodal 구조를 나타낸다. 금형 예열온도를 달리 하였을 때 가장 큰 변화를 나타내는 상은 Si상이며, 임계냉각속도를 지나면 (α-Al+Al2Cu+Si)의 3원계 공정상이 형성되는 순간에 빠른 냉각에 의한 Si의 성장이 억제되면 Cooperative 성장을 하기 때문에 Al, Cu의 성장도 함께 억제된다. 서로 다른 합금설계 전산모사 프로그램을 통해 Al-27wt%Cu-5wt%Si의 3원계 공정 합금을 분석한 결과, 합금설계 전산모사 프로그램에 따라 결과의 차이가 발생하며, 전산모사의 신뢰성을 높이기 위해서는 실제 주조를 통한 미세조직 분석이 수반되어야 한다.

• 전기화학회지
• /
• 제13권2호
• /
• pp.116-122
• /
• 2010

DC magnetron 스퍼터링을 이용해 구리(Cu) 호일 위에 실리콘(Si)을 증착한 후 $800^{\circ}C$에서 열처리하여 $Cu_3Si$를 얻고, 이의 리튬 이차전지용 음극으로서 특성을 조사하였다. $Cu_3Si$는 Si 성분을 포함하고 있으나 상온에서 리튬과 반응하지 않았다. 선형 주사 열-전류(linear sweep thermammetry, LSTA) 실험과 고온 충방전 실험을 통하여, 상온에서 비활성인 $Cu_3Si$가 $85^{\circ}C$ 이상에서는 활성화되어 Si 성분이 전환(conversion)반응에 의해 리튬과 반응함을 확인하였다. $Cu_3Si$에서 분리된 Si는 $120^{\circ}C$에서 Li-Si 합금 중에서 리튬의 함량이 가장 많은 $Li_{21}Si_5$ 상까지 리튬과 반응함을 유사 평형 조건(quasi-equilibrium)의 실험으로부터 알 수 있었다. 그러나 정전류 조건($100\;mA\;{g_{Si}}^{-1}$)에서는 리튬 합금반응이 $Li_{21}Si_5$까지 진행되지 못하였다. 또한 $120^{\circ}C$에서 전환반응에 의해 생성된 Li-Si 합금과 금속 상태의 Cu는 충전과정에서 다시 $Cu_3Si$로 돌아감, 즉 $Cu_3Si$와 리튬은 가역적으로 반응함을 확인하였다. $120^{\circ}C$에서 $Cu_3Si$ 전극은 비정질 실리콘 전극보다 더 우수한 사이클 특성을 보여 주었다. 이는 비활성인 구리가 실리콘의 부피변화를 완충하여 집전체에서 탈리되는 현상을 완화하고 결과적으로 전극이 퇴화하는 것을 억제하기 때문인 것으로 설명할 수 있다. 실제로 비정질 실리콘 전극은 충방전 후에 실리콘 층의 균열과 탈리가 관찰되었으나, $Cu_3Si$ 전극에서는 이러한 현상이 관찰되지 않았다.

• 한국재료학회지
• /
• 제6권12호
• /
• pp.1192-1198
• /
• 1996

배선 재료나 salicide 트랜지스터에 적용될 것으로 기대되는 Cu 배선과 Co 단일층 및 Co/Ti 이중층을 사용하여 형성된 코발트 실리사이드간의 열적 안정성에 대하여 조사하였다. 40$0^{\circ}C$열처리후 Cu3Si 막이 CoSi2층과 Si 기판 사이에 형성되었는데, 이것은 Cu 원자의 확산에 기인한 것이다. $600^{\circ}C$에서의 열처리 후에 형성된 최종막의 구조는 각각 Cu/CoSi2/Cu3Si/Si과 TiO2/Co-Ti-Si 합금/CoSi2/Cu3Si/Si였으며, 상부에 형성된 TiO2층은 산소 오염에 의한 것으로 밝혀졌다.

• 한국재료학회지
• /
• 제7권7호
• /
• pp.587-591
• /
• 1997

RBS와 XRD를 이용하여 C o-Nb이중층 실리사이드와 구리 배선층간의 열적안정성에 관하여 조사하였다. Cu$_{3}$Si등의 구리 실리사이드는 열처리시 40$0^{\circ}C$정도에서 처음 형성되기 시작하였는데, 이 때 형성되는 구리 실리사이드는 기판의 상부에 존재하던 준안정한 CoSi의 분해시에 발생한 Si원자와의 반응에 의한 것이다. 한편, $600^{\circ}C$에서의 열처리 후에는 CoSi$_{2}$층을 확산.통과한 Cu원자와 기판 Si와의 반응에 의하여 CoSi$_{2}$/Si계면에도 구리 실리사이드가 성장하였는데, 이렇게 구리 실리사이드가 CoSi$_{2}$/Si 계면에 형성되는 것은 Cu원자의 확산속도가 여러 중간층에서 Si 원자의 확산속도 보다 더 빠르기 때문이다. 열처리 결과 최종적으로 얻어진 층구조는 CuNbO$_{3}$/Cu$_{3}$Si/Co-Nb합금층/Nb$_{2}$O$_{5}$CoSi$_{2}$/Cu$_{3}$Si/Si이었다. 여기서 상부에 형성된 CuNbO$_{3}$는 Cu원자가 Nb$_{2}$O$_{5}$및 Co-Nb합금층과 반응하여 기지조직의 입계에 석출되어 형성된 것이다.

• 한국주조공학회지
• /
• 제17권5호
• /
• pp.458-464
• /
• 1997

Mg-Cu-Si과 Mg-Cu-Ge계 3원 합금에서 비정질 생성범위와 열적, 기계적 성질을 조사하였다. Mg-Cu-Si계에서는 $15{\sim}45%Cu$, $0{\sim}10%Si$, Mg-Cu-Ge계에서는 $15{\sim}45%Cu$, $0{\sim}5%Ge$의 조성범위에서 각각 비정질 단상이 생성되었고, $15{\sim}22.5%Cu$, 2.5%Si(or Ge)의 조성범위에서 생성되는 비정질상은 180도 밀착굽힘을 하여도 파단되지 않는 양호한 인성을 가지고 있었으며, $Mg_{82.5}Cu_{15}Ge_{2.5}$비정질합금의 최대인장강도는 800 MPa로 결정질 Mg기 합금의 최대치인 300 MPa에 비해 월등히 높은 값을 나타내었다. 그러고 비정질합금의 결정화는 다음과 같은 과정으로 일어났다. 1) Si(or Ge) ${\le}$ 2.5%: 비정질 ${\to}$ 비정질+$Mg_2Cu$+Mg ${\to}$ $Mg_2Cu$+Mg+$Mg_2Si$(or Ge), 2) Si(or Ge)=5%: 비정질 ${\to}$ $Mg_2Cu$+Mg+$Mg_2Si$(or Ge), 3) Si=10%: 비정질 ${\to}$ 비정질+$Mg_2Si$ ${\to}$ $Mg_2Si$+$Mg_2Cu$+Mg.

• 마이크로전자및패키징학회지
• /
• 제27권3호
• /
• pp.41-47
• /
• 2020

비메모리 반도체 미세 Cu배선의 전기적 신뢰성 향상을 위해 SiN_x 피복층(capping layer)과 Cu 배선 사이 50 nm 두께의 Co 박막층 삽입이 계면 신뢰성에 미치는 영향을 double-cantilever beam (DCB) 접착력 측정법으로 평가하였다. DCB 평가 결과 SiN_x/Cu 구조는 계면접착에너지가 0.90 J/㎡이었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 9.59 J/㎡으로 SiN_x/Cu 구조보다 약 10배 높게 측정되었다. 대기중에서 200℃, 24시간 동안 후속 열처리 진행한 결과 SiN_x/Cu 구조는 0.93 J/㎡으로 계면접착에너지의 변화가 거의 없는 것으로 확인되었으나 SiN_x/Co/Cu 구조에서는 2.41 J/㎡으로 열처리 전보다 크게 감소한 것을 확인하였다. X-선 광전자 분광법 분석 결과 SiN_x/Cu 도금층 사이에 Co를 증착 시킴으로써 SiN_x/Co 계면에 CoSi₂ 반응층이 형성되어 SiN_x/Co/Cu 구조의 계면접착에너지가 매우 높은 것으로 판단된다. 또한 대기중 고온에서 장시간 후속 열처리에 의해 SiN_x/Co 계면에 지속적으로 유입된 산소로 인한 Co 산화막 형성이 계면접착에너지 저하의 주요인으로 판단된다.

• 열처리공학회지
• /
• 제35권3호
• /
• pp.150-158
• /
• 2022

The effects of scandium addition on the Al-6Si-2Cu Alloy were investigated. The Al-6Si-2Cu-Sc alloy was prepared by gravity die casting process. In this study, scandium was added at 0.2 wt%, 0.4 wt%, 0.8 wt%, and 1.0 wt%. The microstructure of Al-6Si-2Cu-Sc alloy was investigated using Optical Microscope, Field Emission Scanning Electron Microscope, Electron Back Scatter Diffraction, and Transmission Electron microscope. The microstructure of Al-6Si-2Cu alloy with scandium added changed from dendrite structure to equiaxed crystal structure in specimens of 0.4 wt% Sc or more, and coarse needle-shape eutectic Si and β-Al₅FeSi phases were segmented and refined. The nanosized Al₃Sc intermetallic compound was observed to be uniformly distributed in the modified Al matrix.

• 한국자기학회지
• /
• 제4권1호
• /
• pp.12-19
• /
• 1994

비정질 $Fe_{73.5}Cu_{1}Nb_{3}Si_{16.5}B_{6}$ 합금의 $552^{\circ}C$에서 등온열처리시간에 따른 결정화 거동을 $M\"{o}ssbauer$ 분광법으로 연구하였다. 열처리된 시료는 $Do_{3}-FeSi$ 초미세결정립, Cu-cluster 및 비정질이 공존함이 $M\"{o}ssbauer$ spectrum 분석에 의해 확인되었다. 결정화 초기단계에 Cu-cluster가 형성되기 때문에 FeSi 초미세결정립의 Si함량은 높아지며, 열처리시간이 60분이 될 때까지 Si함량은 감소하는데 이는 FeSi 초미세결정립의 평균초미세자기장의 증가를 일으키며, 이후 Si함량은 거의 일정하다. 60분 이후의 열처리에서 FeSi 초미세결정립과 잔류비정질의 체적분율이 미소하게 변화함에도 잔류비정질의 평균초미세자기장이 감소하는 것은 잔류비정질에서의 Nb, B원자의 존재비의 증가에 기인된다. $552^{\circ}C$에서 60분 열처리 할 경우 FeSi 초미세결정립과 잔류비정질의 초미세자기장의 방향이 모두 무질서하게 분포된다. FeSi 초미세결정립과 Cu-cluster의 Avrami지수는 각각 0.51, 0.65, 잠복기는 각각 2.4분, 0.8분, 활성화에너지는 각각 2.35 eV, 2.44 eV이며, Cu-cluster가 FeSi 초미세결정립보다 먼저 생성된다는 것은 Cu 원자가 FeSi 초미세결정립의 생성을 촉진시킨다는 해석과 부합한다.

• 한국세라믹학회지
• /
• 제33권12호
• /
• pp.1421-1425
• /
• 1996

Sintered Si3N4 and Inconel composed of Ni(58-63%) Cr(21-25%) Al(1-17%) Mn(<1%) fe(balance) were pressurelessly joined by using Ag-Cu-Ti brazing filler metal at 950℃ and 1200℃ under N2 gas atmosphere of 1atm and their interfacial structures were investigated. In case that the reaction temperature was low as 950℃ its interfacial structure was "Inconel metal/Ti-rich phase layer/brazing filler metal layer/Si3N4 " Ti used as reactive metal existed in between inconel steel and brazing metal and moved to the interface of between brazing filler metal nd Si3N4 according as reaction temperature increased up to 1200℃. The interfacial structure of inconel steel-Si3N4 reacted at 1200℃ was ' inconel metal/Ni-rich phase layer containing of Fe. Cr and Si/Cu-rich phase layer containing of Mn and Si/Si3N4 " Cr Mn, Ni and Fe diffused to the interface of between brazing filler metal and Si3N4 and reacted with Si3N4 The most reactive components of ingredients of inconel metal were Cr and Mn. On the other hand Ti added as reactive components to Ag-Cu eutectic segregated into Ni-rich phase layer,.

• 한국재료학회지
• /
• 제17권9호
• /
• pp.463-468
• /
• 2007

The interdiffusion characteristics of Cu-plug/Capping Layer/NiSi contacts were investigated. Capping layers were deposited on Ni/Si to form thermally-stable NiSi and then were utilized as diffusion barriers between Cu/NiSi contacts. Four different capping layers such as Ti, Ta, TiN, and TaN with varying thickness from 20 to 100 nm were employed. When Cu/NiSi contacts without barrier layers were furnace-annealed at $400^{\circ}C$ for 40 min., Cu diffused to the NiSi layer and formed $Cu_3Si$, and thus the NiSi layer was dissociated. But for Cu/Capping Layers/NiSi, the Cu diffusion was completely suppressed for all cases. But Ni was found to diffuse into the Cu layer to form the Cu-Ni(30at.%) solid solution, regardless of material and thickness of capping layers. The source of Ni was attributed to the unreacted Ni after the silicidation heat-treatment, and the excess Ni generated by the transformation of $Ni_2Si$ to NiSi during long furnace-annealing.