구리 (111) 박막의 급속 열처리 산화로 얻은 고품질 Cu2O (111) 박막

천미연,이유실,김수재,정세영 한국물리학회 2020 새물리 Vol.70 No.11

최근 들어 2.1 eV에서 2.7 eV의 가시광선 영역에서 에너지 간격을 가지고 있어 빛의 흡수도가 높고지구상에 풍부한 구리를 기반으로 하며 독성 또한 가지고 있지 않아 태양광 발전, 광촉매 반응, 물의 광분해, 비선형 광학, 가스 검출 등의 여러 분야에서 집중을 받고 있는 제일 산화구리 Cu2O 박막을 얻고자 하는연구가 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 비교적 간단한 방법인 Cu(111) 박막의 고온 열처리를 통하여높은 결정성을 가지는 Cu2O (111) 박막을 성장하는 연구를 진행하였다. 성장된Cu2O (111) 박막의 XRD 와 SEM, UV-Vis spectroscopy 측정을 통하여 아르곤 분위기 하에 800 ◦C의 온도에서 30 분 열처리한경우 높은 결정성을 가지는 것을 확인하였다, 또한 흡광계수 를 통하여 상온에서 Cu2O (111) 박막의청색 (blue)과 남색 (indigo) 에너지 간격을 얻을 수 있었으며 이것 또한 Cu2O (111) 박막이 높은 결정성을 가지기 때문에 가능하였으며 얻은 값들은 bulk Cu2O구조로부터 얻어진 이론적인 값과 잘 일치하였다. Due to the energy gaps of copper from 2.1 to 2.7 eV, its high light absorption, its nontoxicity and its abundance on the earth, Cu2O is an attractive material for use in various areas such as photovoltaic power generation, photocatalytic reactions, water photolysis, nonlinear optics, and gas sensing. Many researches efforts are being conducted to obtain high-quality Cu2O thin films. In this study, high-quality, epitaxial Cu2O (111) thin films were obtained via a relatively simple method, rapid thermal processes at high temperature of RF sputtered Cu (111) thin film on a sapphire substrate. XRD, SEM and UV-Vis spectroscopy measurements confirmed the high crystallinity of the Cu2O (111) thin film oxidized for 30 minutes at a temperature of 800 ◦C under an atmosphere of argon with 3 ppm of oxygen. Also, because of the high crystal-quality of the Cu2O (111) thin films, blue and indigo energy gaps at room temperature were obtained from the absorption coefficient . The obtained energy band gaps are consistent with the theoretical values obtained from Cu2O bulk structures.

다공성 실리콘위에 증착된 Cu 박막의 구조적 물리적 특성

홍광표,권덕렬,박현아,이종무 한국진공학회 2003 Applied Science and Convergence Technology Vol.12 No.2

Thin transparent Cu films in the thickness range of 10 ~ 40 nm are deposited by rf-magnetron sputtering on porous silicon (PS) anodized on p-type silicon in dark. Microstructural features of the Cu films are investigated using SEM, AFM and XRD techniques. The RMS roughness of the Cu films is found to be around 1.47 nm and the grain growth is columnar with a (111) preferred orientation and follows the Volmer-Weber mode. The photoluminescence studies showed that a broad luminiscence peak of PS near the blue-green region gets blue shifted (~0.05 eV) with a small reduction in intensity and therefore, Cu-related PL quenching is absent. The FTIR absorption spectra on the PS/Cu structure revealed no major change of the native PS peaks but only a reduction in the relative intensity. The I-V characteristic curves further establish the Schottky nature of the diode with an ideality factor of 2.77 and a barrier height of 0.678 eV. An electroluminiscence (EL) signal of small intensity could be detected for the above diode. 다공질 실리콘(PS)기판 위에 rf-스퍼터링법으로 10~40 nm의 두께의 반 투과성 구리박막을 증착하였다. PS는 p형 (100) 실리콘 웨이퍼를 기판으로 50㎃/$\textrm{cm}^2$의 전류밀도를 사용하여 전해 에칭법으로 양극 산화하여 제작하였다. PS층과 Cu박막의 미세구조를 분석하기 위하여 SEM, AFM 그리고 XRD 분석을 시행하였다. AFM 분석결과 Cu 박막의 RMS roughness 값은 약 1.47nm로 Volmer-Weber 유형의 결정립 성장을 보였으며, 결정립의 성장은 (111) 배향성을 나타냈다. PS층의 PL 스펙트럼은 blue green 영역에서 관찰되었고, Cu 박막 증착 후 0.05eV의 blue shift가 나타났으며, 약간의 강도저하를 보였다. PS/Cu접합구조의 FTIR스펙트럼은 주 피크변화는 없으나 전반적인 강도의 감소를 보였다. I-V 특성곡선으로 본 PS/Cu 접합구조는 ideality factor가 2.77이고 barrier의 높이가 0.678eV인 Schottky 유형의 다이오드 특성을 보였다. PS/Cu 접합구조로 만든 다이오드 제조로 EL특성을 관찰할 수 있었다.

구리박막 시험편의 인장시험

박경조(Kyung Jo Park),김정엽(Chung Youb Kim) 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.41 No.8

본 연구에서는 두께 12μm의 구리박막에 대한 인장시험을 수행하였으며, 변위 측정은 디지털이미지를 기반으로 한 디지털이미지상관법을 이용하였다. 일반적인 디지털이미지상관법에서 시험편 표면의 큰변형으로 인해 변형률계산에 큰 오차가 발생하는 문제점을 개선하여, 시험편 전영역에 걸쳐 정밀하게 변형률을 계산할 수 있었으며 직접 시험편의 표면에서 변형률을 정확하게 측정할 수 있었다. 계산된 시험편 표면의 변형률 분포는 일반적인 벌크소재의 시험편에서와는 달리 전체적으로 균일하지가 않고 그 변화폭이 매우 크며, 항복응력이하의 탄성범위에 있는 경우에도 변형률분포는 균일하지 않다. 이것은 구리박막의 전해증착 제조공정에서 발생한 시험편의 거칠기가 비교적 큰 영향을 준 것으로 판단된다. Tension tests for copper thin films with thickness of 12 μm were performed by using a digital image correlation method based on consecutive digital images. When calculating deformation using digital image correlation, a large deformation causes errors in the calculated result. In this study, the calculation procedure was improved to reduce the error, so that the full field deformation and the strain of the specimen could be accurately and directly measured on its surface. From the calculated result, it can be seen that the strain distribution is not uniform and its variation is severe, unlike the distribution in a common bulk specimen. This might result from the surface roughness introduced in the films during the fabrication process by electro-deposition.

구리박막 시험편의 인장시험

박경조,김정엽,Park, Kyung Jo,Kim, Chung Youb 대한기계학회 2017 大韓機械學會論文集A Vol.24 No.2

본 연구에서는 두께 $12{\mu}m$의 구리박막에 대한 인장시험을 수행하였으며, 변위 측정은 디지털이미지를 기반으로 한 디지털이미지상관법을 이용하였다. 일반적인 디지털이미지상관법에서 시험편 표면의 큰변형으로 인해 변형률계산에 큰 오차가 발생하는 문제점을 개선하여, 시험편 전영역에 걸쳐 정밀하게 변형률을 계산할 수 있었으며 직접 시험편의 표면에서 변형률을 정확하게 측정할 수 있었다. 계산된 시험편 표면의 변형률 분포는 일반적인 벌크소재의 시험편에서와는 달리 전체적으로 균일하지가 않고 그 변화폭이 매우 크며, 항복응력이하의 탄성범위에 있는 경우에도 변형률분포는 균일하지 않다. 이것은 구리박막의 전해증착 제조공정에서 발생한 시험편의 거칠기가 비교적 큰 영향을 준 것으로 판단된다. Tension tests for copper thin films with thickness of $12{\mu}m$ were performed by using a digital image correlation method based on consecutive digital images. When calculating deformation using digital image correlation, a large deformation causes errors in the calculated result. In this study, the calculation procedure was improved to reduce the error, so that the full field deformation and the strain of the specimen could be accurately and directly measured on its surface. From the calculated result, it can be seen that the strain distribution is not uniform and its variation is severe, unlike the distribution in a common bulk specimen. This might result from the surface roughness introduced in the films during the fabrication process by electro-deposition.

화학기상증착에 의한 산화구리 박막의 합성에 관한 연구

정상철 ( Jung Sang-chul ),라덕관 ( Ra Deog-gwan ),안호근 ( Ahn Ho-geun ),이마이시노부유키 ( Imaishi Nobuyuki ) 한국환경기술학회 2000 한국환경기술학회지 Vol.1 No.2

본 연구에서는 CuO촉매의 제조에 화학기상증착법을 적용하였다. Copper acetylacetonate를 원료로 하여 상압유기금속화학기상증착법으로 산화구리 박막을 질소-산소 및 질소 분위기에서 외부가열 방식의 수평관형반응기에서 제조하였다. 산화구리 박막은 성막온도 473~773K, 총 가스유량 500~1500ccm 그리고 산화제 가스 농도 0~75mol%의 조건에서 합성하였으며, CuO 박막의 합성에 반응온도, 공급 원료의 량, 전달가스와 산화제가스의 유량, 미립자와 short fiber의 생성, 적층속도분포, micro trench에서의 적층 형상이 미치는 영향을 실험적으로 검토하였다. This paper is intended as an application for the preparation of CuO catalysts by chemical Vapor deposition method. Atmospheric Pressure metal organic chemical vapor deposition (APMOCVD) OF CuO solid thin films from Copper acetylacetonate in nitrogen-oxygen or Nitrogen atmosphere was experimentally investigated by using a small hot wall tubular type Reactor. Experimental temperature, flow rate and oxygen concentration on the gas phase were in the range of 473~773K, 500~1500ccm and 0~75mol%, respectively. The dependency of reaction temperature, concentration of source materials, flow rates of carried gas and oxidation gas, creation particle and short fiber, growth rate distributions, coating on micro trench of the films on growth conditions was studied experimentally.

DIC 법을 이용한 구리박막의 인장시험

김정엽(Chung Youb Kim),송지호(Ji Ho Song),박경조(Kyung Jo Park) 대한기계학회 2012 大韓機械學會論文集A Vol.36 No.12

본 연구에서는 DIC 법을 이용하여 두께 12 μm 의 구리박막에 대한 인장시험을 수행하였다. 시험결과 정밀한 응력-변형률 곡선의 시험결과를 얻을 수 있었으며, 특히 잉크젯프린터를 이용한 시험편 표면 스펙클패턴의 작성은 DIC 법을 적용하기가 어려운 시험편 표면의 콘트라스트가 낮은 경우에 유용하게 사용할 수 있을 것이다. 측정된 구리박막의 기계적 물성은 탄성계수 E = 89.2 GPa, 0.2% 오프셋 항복응력 S0.2% = 232.8 MPa, 인장강도 Su = 319.2 MPa, 파단연신률 ε<SUP>f</SUP> = 16.8 %, Poisson 비 ν = 0.34 의 결과를 얻었으며, 탄성계수는 알려진 벌크소재에 대한 결과보다는 작다. In this study, tensile tests for 12-Cm-thick copper thin foils were performed by using the DIC method. The DIC method provided precise stress-strain curves for thin film materials, and a commercial inkjet printer can be simply and effectively used for printing speckle patterns on the specimen of Cu thin films whose surface contrast is too low to apply the DIC method. The mechanical properties of Cu thin foils obtained in this study are as follows: elastic modulus E = 89.2 GPa, 0.2% offset yield stress S0.2% = 232.8 MPa, tensile strength Su = 319.2 MPa, elongation at fracture εf = 16.8 %, and Poisson’s ratio ν = 0.34.

전처리 조건에 따른 구리박막 표면에서의 특성변화

노상수,최은혜,T. K. Samuel,윤재식,조양래,나사균,이연승 한국진공학회 2012 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2012 No.2

표면파 측정법을 이용한 구리 박막의 특성 평가

김태형,김윤영 한국정밀공학회 2024 한국정밀공학회지 Vol.41 No.3

The elastic property of a copper (Cu) thin film was investigated using the surface acoustic wave (SAW)measurement technique. The Cu film was deposited on a quartz substrate using a direct current magnetron sputterand its surface morphology was inspected using atomic force microscopy. Time-domain waveforms of the SAW onthe film were acquired at different propagation distances to estimate the Young’s modulus of Cu such that theexperimentally-obtained dispersion curve can be compared to the analytical result calculated using the TransferMatrix method for curve-fitting. Results showed that the film’s elastic property value decreased by 18.5% comparedto that of the bulk state, and the scale effect was not significant in the thickness range of 150–300 nm, showinggood agreement with those by the nanoindentation technique. The property, however, increased by 15.5% with thegrain coarsening.

투명 박막 태양전지용 구리나노입자의 분포를 위한 스핀코팅 변수의 최적화

윤희진,이승윤 한국진공학회 2015 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2015 No.2

구리박막의 피로특성에 관한 제조공정의 영향

안중혁(Joong-Hyok An),박준협(Jun-Hyub Park),김윤재(Yun-Jae Kim) 대한기계학회 2007 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2007 No.5

The copper film coated by Sn is often used in various applications such as LCD, Mobile Phone and etc. Especially, when the film is used as tape carrier package(TCP) of LCD panel, the film is repeatedly applied by mechanical or(and) thermal stress and then is often failed. Therefore, to guarantee the reliability of the electrical devices using the film, the tensile and fatigue characteristics of the film are important. In this study, to obtain the tensile and fatigue characteristics of the film, the specimen was fabricated by etching process to make a smooth specimen of 2000 ㎛ width, 8000 ㎛ length and 15.26 ㎛ thickness. The 2 kinds of specimen were fabricated by other manufacturing process. These specimens had values of Young's modulus(80.2㎬) lower than literature values(108~145㎬) for bulk values, but had high values of the yield and ultimate strength as 317㎫ and 437㎫, respectively. And fatigue test of load-control with 20㎐ frequency was performed.