The well-crystalline hydroxyapatite($Ca_{10}(PO_4)_6(OH)_2$ ; HAp) layer having a biocompatibility was successfully coated onto titanium substrate using a radio-frequency magnetron sputtering, and effects of sputtering gas and the thickness of HAp film on a crystal growth of the HAp layers were investigated. The deposition rate of the layer sputtered with water-vapour gas was slower than that of the layer sputtered with argon gas. The results of X-ray diffraction demonstrated that the about $0.8\mu\textrm{m}$ thick HAp film under water-vapour gas was an amorphous phase, the about $1.2\mu\textrm{m}$ thick film was (100) plane-oriented HAp, and the about $1.5\mu\textrm{m}$ thick film was (001)plane-oriented HAp. FT-IR analysis proved that hydroxyl group of the layer sputtered with argon gas was defected, but that of the layer sputtered with water-vapour gas was not defected. From these results, it was favorable to use water-vapour gas on the HAp coatings onto metal surface.
본 실험에서는 HWE 방법으로 성장시킨 SnSe 단결정 박막에 대한 특성을 조사하였다. 성장된 박막의 결정 구조와 격자 상수를 알아보기 위하여 X-ray diffraction(XRD)에 의한 회절 패턴을 측정하고, 단결정 박막의 결정성을 확인하기 위하여 double crystal X-ray diffraction(DCXRD)에 의한 회절 패턴을 측정하여, 원료부와 열벽부 그리고 기판의 온도 변화에 따른 반치폭을 알아보았다. Rutherford back scattering(RBS)을 측정하여 Sn과 Se의 조성비를 확인하고, 실험값과 이론값의 차이를 조사하였다. 박막의 표면 상태는 atomic force microscopy(AFM) 사진과 주사 전자 현미경(SEM) 사진으로 관찰하여 결정구조와 성장 온도와의 연관성을 조사하였다. 광학 상수는 Spectroscopic Ellipsometry(SE) 방법을 이용하여 단결정 박막의 굴절률(n), 유전상수(${\varepsilon}$), 반사율(R) 그리고 흡수 계수(${\alpha}$) 등 광학 상수를 측정했다.
본 연구에서는 상용화되는 AlN 웨이퍼(wafer)를 이용하여 molten KOH/NaOH 화학적 습식 에칭(Wet Chemical Etching)에 따른 표면변화 특성 및 최적의 에칭 조건을 조사하였다. AlN 웨이퍼를 $350^{\circ}C$에서 5분간 에칭 시 Al-face, N-face는 서로 다른 관찰되었다. 특히, Al-face는 에치핏의 형상을 파악하여 결함특성을 관찰하였고, 이로부터 결함 밀도를 계산하여 $2{\times}10^6/cm^2{\sim}10^{10}/cm^2$의 결과를 얻었다. N-face의 경우 육각 뿔(hexagonal pyramids) 형태의 격자결함이 형성되었다. 또한 AlN 웨이퍼의 성장 시 배향을 관찰하기 위해 XRD(X-Ray Diffraction, Rigaku, JAPAN)를 이용하여 분석한 결과 육방정 AlN의 C축 방향에 해당되는 (0002) 및 (0004) 면으로 배향된 상태임을 알 수 있었고, DC-XRD(Double Crystal X-ray Diffraction, bruker, Germany)를 이용하여 rocking curve의 위치에 따라 곡률 반경을 측정했을 때 1.6~17 m의 곡률을 가지고 있는 것으로 나타났다.
ZnO-P2O5 system glass containing 45 to 60 mol% ZnO has been melted at 120$0^{\circ}C$ and crystallized through heat treatment. Each condition of crystallization was determined by measurement of dilatometric softening point and DTA. The principal crystalline phase was identified as zinc metaphosphate [Zn(PO3)2] in the glasses containing 45~55 mol% ZnO and zinc pyrophosphate (Zn2P2O7) in the sample of 60 mol% ZnO with X-ray diffraction patterns. The crystalline mechanism was investigated by XRD and SEM. As the results, the specimens containing 50~60% ZnO showed the existence of oriented structure due to one-dimensional crystal growth.
Aluminum nitride (AlN) thin films were deposited on Polycrystalline (poly) 3C-SiC buffer layers using pulsed reactive magnetron sputtering. Characteristics of AlN films were investigated experimentally by means of FE-SEM, X-ray diffraction, and FT-IR, respectively. As a result, highly (002) oriented AlN thin films with almost free residual stress were achieved using 3C-SiC buffer layers. Therefore, AlN thin films grown on 3C-SiC buffer layers can be used for various piezoelectric fields and M/NEMS applications.
본 연구에서는 비스무스(Bi) 박막의 스핀전자소자로의 응용가능성을 확인하기 위해서 열처리 공정에 의한 비스무스 박막의 결정 구조 및 자기저항변화를 조사하였다. 비스무스 박막은 초기에 결정성이 없이 약 100 nm의 결정립과 낮은 자기저항 비(MR)가 상온에서 4.7 % 로 보였으나, 열처리 공정 후 결정립이 확장되고 방위의 재배열이 일어나며 결정립이 형성 되었고, 이로 인해서 자기저항 비가 상온에서 404 %로 크게 향상 되었다. 이러한 자기저항 비의 큰 향상은 크게 확장된 결정립으로 인해서 스핀의 평균산란시간이 크게 증가했기 때문이다. 본 연구를 통해서 열처리 공정이 비스무스 박막의 결정립 형성 및 자기저항 비의 향상에 큰 영향을 보임을 확인하였고, 비스무스 박막의 스핀전자소자로서의 응용 가능성을 증명하였다.
We have investigated the growing process of a silicon film on the $CeO_2/Si$ surface. The silicon was deposited by using electron beam deposition method. The $CeO_2$(111) film was grown on a (111)-oriented silicon substrate at $700^{\circ}C$ at oxygen [partial pressure of $5\times10^{-5}$ Torr. To investigate the condition of epitaxial growth of si films on the $CeO_2/Si$ substrate, we deposited Si at various temperature니 The overlayer silicon was characterized by using x-ray diffraction(XRD). double crystal x-ray diffraction (DCXRD), and transmission electron microscopy (TEM). At temperature higher than $690^{\circ}C$, $CeO_2$ layer was observed at the $CeO_2/Si$ interface, which was formed by chemical reaction with silicon and oxygen dissociated from $CeO_2$. When silicon was deposited on the $CeO_2/Si$ at $620^{\circ}C$, silicon grew epitaxially along the (111)-direction.
Hexagonal barium-ferrite ($BaFe_{12}O_{19}$, magnetoplumbite structure; BaM) film with perpendicularly c-axis orientation was successfully deposited on (100) silicon substrates with an MgO (111) underlayer by rf diode sputtering and in-situ heating at $920^{\circ}C$. The magnetic and structural properties of 0.27 ${\mu}m$ thick BaM films on MgO (111) underlayers were compared to films of the same thickness deposited onto single-crystal MgO (111) and c-plane ($000{\ell}$) sapphire ($Al_2O_3$) substrates by vibrating sample magnetometry (VSM), x-ray diffractometer (XRD), and atomic force microscopy (AFM). The thickness dependence of MgO (111) underlayers on silicon wafer was found to have a large effect on both magnetic and structural properties of the BaM film. The thickness of 15 nm MgO (111) underlayers produced BaM films with almost identical magnetic and structural properties as the single-crystal substrates; this can be explained by the lower surface roughness for thinner underlayer thicknesses. The magnetization saturation ($M_s$) and the ratio $H_{cII}/H_{c{\bot}}$ for the BaM film with a 15 nm MgO (111) underlayer is 217 emu/cc and 0.24, respectively. This is similar to the results for the BaM films deposited on the single-crystal MgO (111) and sapphire substrates of 197 emu/cc and 0.10, 200 emu/cc and 0.12, respectively. Therefore, the proposed MgO (111) underlayer can be used in many applications to promote c-axis orientation without the cost of expensive substrates.
수평 전기로에서 $CdIn_2Te_4$ 다결정을 합성하여 Bridgeman 법으로 3단 수직 전기로에서 $CdIn_2Te_4$ 단결정을 성장하였다. 성장된 결정의 특성은 x선 회절과 광발광 측정으로 조사하였다. $CdIn_2Te_4$ 단결정 시료는 Laue에 배면 반사법에 의해서 (001)면으로 성장되었음을 확인하였다. Hall 효과는 van der Pauw 방법에 의해 측정되었으며, 온도에 의존하는 운반자 농도와 이동도는 293K에서 각각 $8.61{\times}10^{16}/cm^3$, $242\;cm^2/V{\codt}s$였다. $CdIn_2Te_4$ 단결정의 광흡수와 광전류 spectra를 293K에서 10K까지 측정하였다. 광흡수 스펙트럼으로부터 band gap $E_g(T)$는 Varshni공식에 따라 계산한 결과 1.4750eV - $(7.69{\times}10^{-3}\;eV/K)T^2$/(T+2147 K)임을 확인하였다. 막 성장된(as-grown) $CdIn_2Te_4$ 단결정 시료를 Cd-, In-, Te 분위기에서 열처리하여 10K에서 Photoluminescence(PL) spectra를 측정하여 점 결함의 기원을 알아보았다. $CdIn_2Te_4$ 단결정내에서 내재된 결함들의 기원을 10 K에서 광발광을 측정하여 연구되었다. PL 측정으로 부터 얻어진 $V_{Te}$, $Cd_{int}$, $V_{Cd}$, 그리고 $Te_{int}$는 주개와 받개로 분류되어졌다. $CdIn_2Te_4$ 단결정 시료를 Cd 분위기에서 열처리하면 n형으로 변환됨을 악 수 있었고, In 분위기에서 열처리하면 열처리 이전의 PL spectra를 보이고 있어서 $I_2$, $I_1$ 및 S.A emission에 의한 PL peak에는 영향을 주지 않는다고 보았다.
최근, 유연하며 몸에 부착 가능한 소자들에 대한 관심이 늘어나고 있다. 이런 관심을 뒷받침 하여 이와 관련된 다양한 연구들이 진행되고 있는데, 기존 딱딱한 성질을 가진 소자에 사용되던 무기물 기반의 재료의 경우 유연 소자로 만들기에 여러 가지 제약이 있어 유연하게 제작할 수 있는 유기물 반도체나 탄소 나노튜브 필름 등을 이용한 소자들이 주로 연구되고 개발되어 왔다. 하지만 이런 재료들을 이용한 소자의 경우 유기물 분자와 분자 사이 또는 탄소 나노튜브와 나노튜브 사이에서 전하들이 산란되는 등 재료 자체의 한계로 인해 기존의 재료를 사용한 소자들보다 전기적 성능이 떨어지는 단점을 가지고 있다. 이런 단점들을 해결하기 위하여 이 연구에서는 수직 정렬된 반도체 결정 어레이를 투명 유연한 폴리머와 결합하는 방법을 이용, 고품질 나노/마이크로 반도체 결정을 유연한 기판으로 전사 시킬 수 있는 방법을 제시한다. 위와 같은 구조는 재료에 가해지는 힘을 완화 시켜줄 수 있으며, 이로 인해 큰 변형에도 재료의 손상이 없는 소자 제작이 가능하다. 이런 구조를 구현하기 위해 위치 및 크기가 정교하게 제어된 ZnO 나노막대 단결정을 저온에서 용액공정을 통하여 합성시킨다. 이후 성장시킨 ZnO 단결정 어레이와 polydimethylsiloxane (PDMS) 폴리머를 결합시킨 후 단단한 기판에서 기계적으로 박리시켜 ZnO/폴리머 복합체를 분리해 낸다. 추가적으로 전사된 ZnO의 결정성을 확인하기 위하여 photoluminescent 분석을 진행하였으며, ZnO/폴리머 복합체를 이용한 외부 힘에 반응하는 압력 센서를 제작하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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