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Growth of α-Ga2O3 Epitaxial Films on Al2O3 by Halide Vapor Pressure Epitaxy

  • Lee, Daejang;Cha, An-Na;Park, Junseong;Noh, Hogyun;Moon, Youngboo;Ha, Jun-Seok
    • 마이크로전자및패키징학회지
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    • 제26권4호
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    • pp.113-118
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    • 2019
  • In this study, we investigated the growth of single-crystallinity α-Ga2O3 thin films on c-plane sapphire substrates using halide vapor pressure epitaxy. We also found the optimal growth conditions to suppress the phase transition of α-Ga2O3. Our results confirmed that the growth temperature and partial pressure of the reactive gas greatly influenced the crystallinity. The optimal growth temperature range was about 460~510℃, and the α-Ga2O3 thin films with the highest crystallinity were obtained at a III/VI ratio of 4. The thickness and surface morphology of the thin films was observed by scanning electron microscopy. The film thickness was 6.938 ㎛, and the full width at half maximum of the ω-2θ scan rocking curve was as small as 178 arcsec. The optical band gap energy obtained was 5.21 eV, and the films were almost completely transparent in the near-ultraviolet and visible regions. The etch pit density was found to be as low as about 6.0 × 104 cm-2.

사파이어($\alpha$-Al$_2$O$_3$) 단결성에 있어 prism plane slip 전위속도의 온도 및 응력의존성 (Temperature and stress dependence of prism plane slip dislocation velocity in sapphire ($\alpha$-Al$_2$O$_3$) single crystals)

  • 윤석영;이종영
    • 한국결정성장학회지
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    • 제10권4호
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    • pp.337-343
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    • 2000
  • 사파이어 ($\alpha$-Al$_2$O$_3$) 단결정에 있어 prism plane slip {11$\bar{2}$0}1/3{$\bar{1}$120} 전위속도를 에치-피트 방법으로 측정하였다. 전위속도 측정시 온도범위는 $1150^{\circ}C$에서 $1400^{\circ}C$까지 였으며, 응력범위는 140 MPa에서 250 MPa까지였다. 얻어진 전위속도의 온도 및 응력 의존성에 대해 검토하였다. 전위속도의 온도의존성을 이용하여 prism plane slip 전위속도를 위한 활성화에너지를 구하였으며, 그 값은 대략 4.2$\pm$0.4 eV이었다. 또한, 전위속도의 응력의존성을 나타내는 응력지수 m은 4.5$\pm$0.8이었다. 한편, 전위속도 측정을 통해 사파이어 단결정에서 basal 면이 3-fold 대칭을 가진다는 사실을 재확인하였다.

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취성-연성 전이 model을 이용한 사파이어 단결정의 prism plane slip {1120} <1100> 전위속도에 대한 활성화에너지 계산 (The Estimation of Activation Energy for Prism Plane SliP {1120} <1100> Dislocation Velocity in Sapphire Single Crystals using Brittle-to-ductile Transition Model)

  • 윤석영;이종영
    • 한국재료학회지
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    • 제11권6호
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    • pp.508-511
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    • 2001
  • 사파이어 단결정의 취성-연성전이에 대한 실험을 행하였다. 사파이어 단결정의 취성-연성전이온도는 변형율 3.3$\times$ $10^{-5}$/sec에서 $1000\pm$$25^{\circ}C$ 그리고 변형률 3.3$\times$$10^{-5}$/sec에서는 1100$\pm$26$^{\circ}C$이었다. 취성-연성전이모델을 이용하여 Prism Plane slip {1120} <1100> 전위속도의 활성화에너지를 계산하였으며, 그 결과 활성화에너지는 4.6$\pm$2.3eV의 범위를 가졌다. 이 활성화에너지는 에치-퍼트법을 이용하여 전위속도측정으로부터 구한 결과치 3.8eV와 유사하였다.

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수직온도구배냉각법으로 크롬과 인듐이 함께 도핑된 반절연 갈륨비소 단결정의 성장 및 특성평가 (Growth and characterization of semi-insulating GaAs co-doped with Cr and In by vertical gradient freeze technique)

  • Young Ju Park;Suk-Ki Min;Kee Dae Shim;Mann J. Park
    • 한국결정성장학회지
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    • 제4권1호
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    • pp.83-91
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    • 1994
  • 직경 2인치 갈륨비소 단결정을 위한 수직온도구배냉각 결정성장치를 제작하여 크롬과 인듐이 함께 도핑된 반절연 갈륨비소 단결정을 성장하였다. 함께 도핑된 결정에 대해서,불순물의 편석계수는 크롬 또는 인듐만을 도핑한 결정에서 편석계수와 비교할 때 변하지 않고 같은 값을 갖는다. 크롬과 인듐의 농도는 결정의 종자부분 부터 꼬리부분까지 각각 $2{\Times}10^{16}~3{\Times}10^{17} cm^{-3}$$2{\Times}10^{19}~3{\Times}10^{20} cm^{-3}$의 범위내에서 분포되었다. 평균 전위밀도는 결정의 전 영역에 걸쳐 약 $8000cm^{-2}$ 미만으로 관측되었다. 또한 인듐농도가 증가함에 따라 전위 밀도가 $1000m^{-2}$ 미만으로 감소하는 격자강화의 효과도 관찰할 수 있었다. 갈륨비소의 결정성장 방향에 따라 캐리어의 농도는 $10^{16}$에서 $10^8cm^{-3}$로 감소한 반면 비저항 값은 $10^{-2}$에서 $10^8$ Ohm-cm로 급격하게 증가하였다. 반절연의 특성은 크롬농도 약 $6{\Times}10^{16}cm^{-3}$의 농도이상에서 얻을 수 있었다. 성장된 단결정 내의 깊은 준위는 두 개의 전자덫인 $E_C-0.81eV, E_C-0.35eV$와 두 개의 정공덫인$E_V+0.89eV, E_V+0.65eV$이다.

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HVPE 법에서의 공정변수 조절에 의한 bulk GaN 단결정의 두께 최적화 (Thickness optimization of the bulk GaN single crystal grown by HVPE processing variable control)

  • 박재화;이희애;이주형;박철우;이정훈;강효상;강석현;방신영;이성국;심광보
    • 한국결정성장학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.89-93
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    • 2017
  • 다양한 성장온도, V/III 비율, 성장속도과 같은 공정변수의 조절을 통하여 GaN 단결정을 성장시키고, 그에 따른 표면 및 재료 내부의 결함분석을 통하여 고휘도 고출력의 소자적용을 위한 bulk GaN 단결정의 두께를 최적화하였다. 2인치 직경의 sapphire 기판 위에 HVPE(hydride vapor phase epitaxy) 공정변수들을 조절하여, 0.3~7.0 mm 두께의 GaN 결정을 성장시켰다. 성장된 GaN 단결정의 구조분석을 위하여 XRD 분석을 사용하였고, 공정변수의 변화에 따른 표면 특성은 광학 현미경을 이용하여 관찰하였다. 성장된 두께에 따른 결함밀도 분석을 위하여 화학습식 에칭하였고, 에칭된 표면을 SEM으로 관찰하였다.

TiN의 충진처리가 확산방지막 특성에 미치는 영향(II) : Cu/TiN/Si 구조 (Effect of Stuffing of TiN on the Diffusion Barrier Property (II) : Cu/TiN/Si Structure)

  • 박기철;김기범
    • 한국재료학회지
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    • 제5권2호
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    • pp.169-177
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    • 1995
  • Cu와 Si사이의 확산방지막으로 1000$\AA$ 두께의 TiN의 특성에 대하여 면저항 측정, 식각패임자국 관찰, X선 회절, AES, TEM 등을 이용하여 조사하였다. TiN 확산방지막은 $550^{\circ}C$, 1시간의 열처리 후에 Cu의 안쪽 확산으로 인해 Si(111)면을 따라 결정결함(전위)을 형성하고, 전위 주위에 Cu 실리사이드로 보이는 석출물들을 형성함으로써 파괴되었다. Al의 경우와는 달리 Si 패임자국이 형성되지 안흔 것으로부터 TiN확산방지막의 파괴는 Cu의 안쪽 확산에 의해서만 일어나는 것을 알 수 있었다. 또한, Al의 경우에는 우수한 확산방지막 특성을 보여주었던 충진처리된 TiN가 Cu의 경우에는 거의 효과가 없는 것을 알 수 있었다. 이것은 Al의 경우에는 TiN의 결정립계에 존재하는 $TiO_{2}$가 Al과 반응하여 $Al_{2}O_{3}$를 형성함으로써 Al의 확산을 방해하는 화학적 효과가 매우 크지만, Cu의 경우에는 CuO 또는 $Cu_{2}O$와 같은 Cu 산화물은$TiO_{2}$에 비해서 열역학적으로 불안정하기 때문에 이러한 화학적 효과를 기대할 수 없으며, 따라서 충진처리 효과가 거의 없는 것으로 이해된다.

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고준위폐기물 지하처분연구시설(KURT)에서 관찰되는 방해석의 광물학적 특징 (Mineralogical Characteristics of Calcite observed in the KAERI Underground Research Tunnel)

  • 이승엽;백민훈;조원진
    • 한국광물학회지
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    • 제19권4호
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    • pp.239-246
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    • 2006
  • 대전광역시 유성구 덕진동 한국원자력연구소에 위치한 지하처분연구시설은 2003년 부지조사를 시작으로 최근에 완공하였다. 이 곳의 지질은 약한 변성작용을 받은 지역으로 소규모 단열이 잘 발달되어 있는 곳이다. 단열을 따라서 많은 종류의 이차충전광물들이 존재하지만, 그 중에서 광범위하게 분포하고 지하 핵종 이동에 상당한 영향을 끼치는 방해석의 광물학적 특징을 살펴보았다. 지하처분연구시설 암석 단열에 분포하는 방해석은 다른 이차광물들과 유사하게 단열대를 따라 분포하며, 부분적으로 두꺼운 층을 형성하기도 한다. 방해석으로 충전되어 있는 대부분의 단열대에는 석영, 철 산화물 및 돌로마이트 등이 소량 부성분 광물로 존재하고 있다. 방해석 결정은 일정한 방향성을 가지고 성장한 모습을 보여주고 있으며, 피복 물질로 산화철 광물인 침철석이 방해석 표면으로부터 성장하는데, 주로 방해석 결정의 가장자리 부근과 상부 표면의 용식된 부분에서 과밀하게 성장하고 있다. 터널 벽체의 숏크리트에서 녹아 나온 성분들이 침전되어 새로운 방해석 결정들이 형성되었는데, 지하수의 성분 및 흐름에 의해 형태 변화가 있었다. 단열충전광물 중 방해석은 지하수 화학특성을 변화시키고 핵종의 흡착 거동에 큰 영향을 끼치는 광물로, 본 연구에서 관찰된 방해석의 결정학적 구조 및 표면 특성은 추후 핵종 이동 실험시 중요한 기초 자료로 활용될 것이다.

투과전자현미경과 전자후방산란회절을 이용한 AlN의 미세구조 분석 (Microstructure analyses of aluminum nitride (AlN) using transmission electron microscopy (TEM) and electron back-scattered diffraction (EBSD))

  • 주영준;박청호;정주진;강승민;류길열;강성;김철진
    • 한국결정성장학회지
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    • 제25권4호
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    • pp.127-134
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    • 2015
  • AlN 단결정은 넓은 밴드갭(6.2 eV), 높은 열 전도도($285W/m{\cdot}K$), 높은 비저항(${\geq}10^{14}{\Omega}{\cdot}cm$), 그리고 높은 기계적 강도와 같은 장점들 때문에 차세대 반도체 적용을 위한 많은 흥미를 끈다. 벌크 AlN 단결정 또는 박막 템플릿(template)들은 주로 PVT(Physical vapor transport)법, 플럭스(flux)법, 용액 성장(solution growth)법, 그리고 증기 액상 증착(HVPE)법에 의해 성장된다. 단결정이 성장하는 동안에 발생하는 결함들 때문에 상업적으로 어려움을 갖게 된 이후로 결함들 분석을 통한 결정 품질 향상은 필수적이다. 격자결함 밀도(EPD)분석은 AlN 표면에 입자간 방위차와 결함이 존재하고 있는 것을 보여준다. 투과전자현미경(TEM)과 전자후방산란회절(EBSD)분석은 전체적인 결정 퀄리티와 다양한 결함의 종류들을 연구하는데 사용된다. 투과전자현미경(TEM)관찰로 AlN의 형태가 적층 결함, 전위, 이차상 등에 의해 크게 영향을 받는 것을 알 수 있었다. 또한 전자후방산란회절(EBSD)분석은 전위의 생성을 유도하는 성장 결함으로서 AlN의 zinc blende 폴리모프(polymorph)가 존재하고 있는 것을 나타내고 있었다.

Fuji VII 글래스 아이오노머 시멘트의 재광화 효과 (REMINERALIZATION EFFECT OF FUJI VII GLASS IONOMER CEMENT)

  • 김영진;이주현;서현우;박호원
    • 대한소아치과학회지
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    • 제33권4호
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    • pp.653-660
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    • 2006
  • Fuji VII은 제 1, 2대구치의 조기보호를 목적으로 소개되었으며 기존의 글래스 아이오노머 시멘트보다 많은 양의 불소를 유리하면서도 점도가 낮아 흐름성이 우수하고 부가적인 산부식 과정이 필요 없는 특징 때문에 치은판개가 일부 덮인 제 1, 2대구치의 교합면이나 일부만 노출된 대구치 협면구의 우식 예방과 재광화에 유용하다고 하였다. 본 연구의 목적은 Fuji VII의 재광화 효과를 알아보고 기존의 글래스 아이오노머 시멘트, 레진 강화형 글래스 아이오노머 시멘트, 콤포머와 복합레진의 재광화 효과를 비교하고자 하였다. 이에 인공적으로 형성한 우식을 가진 42개의 치아에 Fuji VII, Fuji II, Fuji II LC improved F2000, $Filtek^{TM}$ Z250의 재료를 충전하고 편광현미경 상에서 충전 직후와 4주 후 탈회 면적을 측정하였으며 두 면적의 차이를 비교하여 다음의 결과를 얻었다. 1. 재광화 정도는 Fuji VII, Fuji II, Fuji II LC improved, F2000, 대조군, $Filtek^{TM}$ Z250 순으로 크게 나타났으며, 글래스 아이오노머 계통의 Fuji VII, Fuji II, Fuji II LC improved에서 F2000, $Filtek^{TM}$ Z250, 대조군에 비해 유의한 재광화가 나타났다(p<0.05). 2. Fuji VII과 Fuji II Fuji II LC improved 간에는 유의한 재광화 정도의 차이는 관찰되지 않았다(p>0.05).

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