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실리콘 기판 위에 UHV - ICB 증착법으로 적층 성장된 Y₂O₃박막의 BS / channeling 연구
김효배(H. B. Kim),조만호(M. H. Cho),황보상우(S. W. Whangbo),최성창(S. C. Choi),최원국(W. K. Choi),오정아(J. A. Oh),송종한(J. H. Song),황정남(C. N. Whang) 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.3
실리콘 기판위에 초고진공 Ionized Cluster Beam(UHV-ICB)증착법으로 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 결정성 및 구조를 Backscattering Spectroscopy(BS)/channeling을 이용하여 분석하였다. 현재까지 타증착법에 의해 성장된 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 0.8~0.95로 거의 비정질이거나 다결정이었다. 이에 반해 UHV-ICB법으로 Si(100), Si(111) 기판 위에 적층 성장시킨 Y₂O₃ 박막의 channeling 최소수율은 각각 0.28, 0.25로 UHV-ICB법으로 성장시킨 Y₂O₃ 박막이 타증착법으로 성장시킨 박막보다 상대적으로 우수한 결정성을 지니고 있었다. 또한 실리콘 기판의 방향에 관계없이 Y₂O₃ 박막의 표면 영역이 계면 영역보다 결정성이 좋았다. Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 0.1˚ 어긋나서(111)면으로 성장하였고, Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막은 실리콘 결정과 평행하게 double domain 구조를 지닌 (110)면으로 성장하였다. 산소공명 BS/channeling 결과 Si(111) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 결정성을 갖고 있으나 Si(100) 위에 적층 성장한 Y₂O₃ 박막의 산소는 random하게 분포하고 있음을 확인하였다. The crystallinity and the structure of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on the silicon substrates deposited by Ultra High Vacuum Ionized Cluster Beam(UHV-ICB) were investigated by Back-scattering Spectroscopy(BS) /channeling. The channeling minimum values, X_(min), of the Y₂O₃ films deposited by other methods were 0.8~0.95 up to the present, which indicates amorphous or highly polycrystalline nature of the Y₂O₃ films. On the contrary, the channeling minimum value of heteroepitaxially grown Y₂O₃ films on Si(100) and Si(111) deposited by UHV-ICB are 0.28 and 0,25 respectively, These results point out fairly good crystalline quality. It is also observed that the top region of Y₂O₃ films have less crystalline defects than the bottom region regardless of the crystal direction of the Si substrates. The axis of Y₂O₃<111> epitaxially grown on Si(l11) is tilt by 0.1˚ with respect to Si <111>. That of Y₂O₃<1l0> on Si(l00) is parallel to the Si<001>. The Y₂O₃ film on Si(100) grew with single domain structure and that on Si(1l1) grew with double domain structure. From the result of oxygen resonance BS/channeling, the oxygen atoms in heteroepitaxially grown Y₂O₃ film on Si(111) substrate have the crystallinity, but that on Si(100) shows almost channeling amorphous state.
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BS / Channeling을 이용한 Pt(111) / Al₂O₃(0001) 적층 생장 연구
이종철(J. C. Lee),김신철(S. C. Kim),김효배(H. B. Kim),정광호(K. Jeong),김긍호(K. H. Kim),최원국(W. K. Choi),송종한(J. H. Song) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4
rf magnetron sputtering 증착법으로 Al₂O₃(0001) 기판위에 적층생장시킨 Pt 박막의 결정성 및 이의 구조적 특성을 backscattering spectrometry(BS)/channeling, transmission electron microscopy(TEM) 등을 이용해 분석하였다. MeV ⁴He ion channeling 결과, 증착시 기판의 온도가 600℃, 증착된 Pt 층의 두께가 3500 Å 이었을 때 최소산란수율(channeling minimum yield)이 4%인 결정성이 우수한 Pt 박막이 생장되었음을 확인하였으며, 동일한 증착조건하에서 증착된 Pt 층의 두께가 200 Å 미만인 경우 두께의 감소에 따라 최소산란수율이 급격하게 증가하였다. 아울러 Pt층은 Al₂O₃(0001) 기판위에 6중 대칭구조를 지닌 (111)면방향으로 적층생장되었으며, (111)면방향을 중심으로 대칭적인 원자배열 구조를 갖고 있는 쌍정구조를 형성하고 있었다. 단면 TEM 분석결과에서도 격자부정합에 의한 strain을 감소시키기 위하여 형성된 쌍정을 관찰할 수 있었으며 strain이 집중되는 쌍정경계면에서 표면거칠기의 증가 또한 관찰되었다. Crystallinity and structual properties of the epitaxially grown Pt films on Al₂O₃(0001) substrate by rf magnetron sputtering at a substrate temperature of 600℃ were studied by using backscattering spectrometry (BS)/channeling and transmission electron microscopy (TEM) measurements. Me V ⁴He ion BS/channeling results showed that the channeling minimum yield of Pt film with a thickness of 3500 Å was 4%. This indicates an excellent crystallinity of Pt film. When the thickness of Pt film was less than 200 Å, the channeling minimum yield of Pt film increased sharply with the decrease in film thickness. The Pt layer on Al₂O₃(0001) substrate grew epitaxially to the direction of (111) with six-fold symmetry. Cross-sectional TEM images also showed that Pt film on Al₂O₃(0001) substrate consist of twinned domains to release the strain induced by the lattice mismatch and the surface roughness of the film increased at the twin boundaries where the strain was contcentrated.
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