EACVD로 Si 위에 성장한 다이아몬드 박막의 계면 접합강도

국문 초록 (Abstract)

필라멘트와 Si 기판 사이의 기전력을 20, 80, 140, 200V로 증가시키면서 EACVD에 의하여 성장된 다이아몬드 박막에 대하여 다이아몬드/Si 계면분석 및 계면강도를 측정하였다. 주사형전자현미경(SEM), 고분해능투과형전자현미경(HRTEM), 오제이전자분석기(AES)에 의해 계면상태를 분석한 결과, 기전력 증가에 따라 활성탄화수소 이온(C_mH_n^-) 에너지가 증가되어져 C_mH_n^-이 Si내로 침투(Impringement)가 증가되고 침투된 높은 에너지의 C_mH_n^-이 Si과 화학결합하여 생성되는 SiC층 깊이 및 농도 분포도 증가된다. 풀 시험(Pull test)에 의한 계면강도 측정 결과, SiC층 깊이 및 농도분포가 증가할수록 계면강도가 증가하였다. 관찰된 파면과 파면의 X-선 메핑 결과 및 HRTEM과 AES에 의한 분석 결과, 기전력 증가에 따라 공극율이 적고 치밀한 다이아몬드 박막이 성장된다. 그리고 생성되는 SiC층 농도 및 깊이 분포가 증가함에 따라 다이아몬드/Si 계면이 강화되고, 상대적으로 파괴는 다이아몬드/Si 계면이 아닌 SiC층이나 Si 내부에서 발생된다. 결국, 기전력을 증가하여 활성탄화수소 이온의 에너지를 증가함으로써 계면강도가 우수하며 공극율이 매우 적고 치밀한 다이아몬드 박막을 성장할 수 있다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The diamond thin films on Si which 20 V (Film A), 80 V (Film B), 140 V (Film C) and 200 V (Film D) had been applied respectively between filament and Si substrates during growth were analysed with SEM, HRTEM and AES. Judging from those results, the diffusion of carbon increased due to the increment of the energy of active hydrocarbon ion (C_mH_n^-) and also the SiC layers were formed as the result of chemical bonding of C_mH_n^- with Si. The amount and depth of SiC layer increased as the potentials increased. The interface adhesion of these films were also measured with Pull test which is the most accurate and general method in evaluation of thin film adhesion. The film (D) which SiC was formed most deeply and widely exhibited the most adhesion in diamond/Si interface. Meanwhiles, the film (A) which had most shallow SiC layer and low SiC concentration exhibited very weak adhesion compare to film (D). Judging from the observation and X-Ray Mapping of fracture surface, the film (D) was fractured in Si below interface and the film (A) was fractured in diamond thin film/Si interface. Also, there are many voids in film (A) and a little in film (D). Conclusively, it is possible to grow the high strength and condensed diamond thin film without pores because the energy of active hydrocarbon ion was increased by elevation of potentials during growth.

목차 (Table of Contents)

• 요약
  
• Abstract
  
• 1. 서론
  
• 2. 실험방법
  
• 3. 실험결과 및 고찰
  
• 4. 결론
  
• 참고문헌