이온 보조 증착에 의한 BN 박막의 합성 및 응용
저자
발행사항
울산 : 울산대학교 대학원, 2006
학위논문사항
학위논문(석사)-- 울산대학교 대학원 : 물리학전공 2006. 2
발행연도
2006
작성언어
한국어
발행국(도시)
울산
형태사항
; 26cm
소장기관
이온빔 보조 증착법에 의해 BN 박막을 합성함에 있어 합성 공정의 주요 인자인 이온 에너지와 이온 플럭스를 변화하여 BN 박막을 합성하여 AC-PDP용 보호막재료로서의 적용성을 광학적 투과도, 플라즈마로 부터의 가속 충돌 이온에 의한 식각저항성, 이차전자 방출 특성 측면에서 검토하였다. BN 박막 합성방법으로는 보른을 전자총 (10 kW급)을 사용하여 용융시켰다. 중성기체로는 아르곤과 질소를 사용하였다. 박막 합성에 필요한 이온을 공급하기 위해 엔드홀 타입 이온원을 사용하였으며, 이온원의 양극에 가해지는 전위를 120 V로 설정해두고 양극으로 흘러들어오는 전류를 4, 6, 8 A로 제어함으로써 이온원으로부터 방출되는 이온량(이온 플럭스)를 제어하였다. 그리고 기판 표면으로 입사되는 이온의 에너지를 제어하기 위해 기판 바이어스 전원으로 사용한 RF 전력을 60, 74, 135, 153 W로 조절하여 실제로 가해지는 기판 바이어스 음전위가 -100, -200, -300, -350 V가 되도록 하였다. 합성 공정인자의 변화에 따른 BN 박막의 합성 거동을 살펴본 결과 - 100 V의 기판 바이어스 음전위 인가 조건에서는 sp2 bonded BN 박막인 hBN이 합성되었고, - 200 V에서는 hBN의 결정학적 왜곡으로 인해 나타나는 BN 동소체가 합성되었으며, 300 V에서는 sp3 bonded BN인 cBN 합성이 관찰되었으며, - 350 V에서는 sp3 bonded BN이 나타나는 증착조건에서 다시 sp2 bonded BN이 나타나게 되는 상전이 현상이 관찰되었다. 기판바이어스 음전위 -300 V이상에서 합성된 박막은 대기중 자발적인 박리가 진행되어 박막의 합성후 안정성에 문제가 있는 것으로 판단되었다.
박막 증착후 대기중 안정성을 보이는 두 가지 BN 시편의 AC-PDP 보호막으로의 적용 가능성을 검토한 결과에서, 두 시편 모두 90 %이상의 투과도를 보여 MgO 박막 대비 동등 이상의 광학적 투과 특성을 나타내었으며, γ-FiB를 이용한 2차 전자 방출 계수 측정에서는 MgO 대비 최대 1.64배 높은 2차 전자 방출 계수를 보였다. 그리고 AC-PDP 구동환경에서 플라즈마로부터 가속 충돌하는 이온에 의한 식각 저항성을 아르곤 플라즈마 분위기내에서 RF 전원으로 기판 바이어스 음전위를 인가하여 이온 에칭에 의한 가속 식각 시험 한 결과, MgO 박막의 경우 1.2 nm/min의 식각률을 보였으며 BN 박막의 경우 2 nm/min을 보여 BN 박막이 MgO와 대비하여 더욱 높은 내식각성을 보였다. 따라서 이온빔 보조 증착법에 의해 합성된 BN 박막은 AC-PDP 보호막으로 적용되는 기본 요건인 광학적 투명성과 2차 전자 방출 특성은 기존에 AC-PDP 보호막으로 적용되고 있는 MgO 박막에 비해 우수하나 내식각 특성은 다소 낮아, 증착공정을 개선하여 안정적이고 보다 밀도가 높은 박막을 제조한다면 AC-PDP 보호막으로 적용가능할 것으로 사료된다.
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