단결정 성장 메커니즘과 성장방법에 대한 연구,조사

소개글

단결정 성장 메커니즘과 성장방법에 관한 조사

목차

1. 결정성장 메커니즘
1.1 과포화
1.2 핵생성
1.3 결정성장
1.4 습성수정

2. 환경
2.1 온도
2.2 분위기
2.2.1 진공 분위기
2.2.2 동역학적 분위기
2.3 용기 물질

3. 단결정 성장 방법
3.1 수용액법에 의한 결정성장
3.2 Bridgman Growth(BG)
3.3 Czochralski Growth(CG)
3.4 Float Zone(FZ)
3.5 증착을 이용한 기체상으로부터의 단결정 성장
3.5.1 물리증착(PVD)
3.5.2 화학증착(CVD)
3.5.3 분자빔 증발 에피성장(MBE)
3.6 압력하에서 단결정 성장법
3.7 베르누이(Verneuil) 성장법
3.8 수열법에 의한 산화물 단결정의 성장

4. Reference

본문내용

1. 결정성장 메커니즘
결정화의 기본 작용은 상당히 복잡한 상호작용 변수들에 좌우된다. 이는 유체, 입자의 역학적 개념과 밀접한 관계를 가진 열과 질량이 동시에 운송되는 과정이다. 기본적으로 결정화장치를 설계하는 데에는 1) 용해도와 상의 관계성, 2) 부유 결정에 대한 유체역학, 3) 준안정도의 극한값과 핵생성 특성, 4) 결정성장율에 관한 지식이 필요하다.

1.1 과포화(Supersaturation)
결정화 과정에 있어서 융액의 과포화 상태는 없어서는 안되는 부분이다. 표준농도 S를 1로 볼때, 과포화 용액은 농도가 1 이상임을 의미한다.

eq.1)

용질의 농도 측정에 있어서는 밀도, 점도, 굴절률, 전기전도도 등을 지표로 하여 측정한다. 하지만 용질의 용해도는 온도 의존성이 크므로 측정 시 문제가 될 수 있다. 과포화의 정도는 결정의 습성에 영향을 주므로 정밀한 계산과 측정, 공정이 요구된다.

1.2 핵생성(Nucleation)
결정화 과정에서 깨끗한 단결정은 용액이 안정한 상태에서 얻을 수 있다. 용액이 준안정 상태(equilibrium state)에 유지되도록 조정된 조건에서 결정시스템의 장치가 가동되어야 한다. 핵 생성후 종자(seed)의 형성 과정 중 잔여 고형물, 온도 하강, 교반장치 이용시 용액의 요동 등 모든 요인이 영향을 주게 된다. 과포화상태의 용액을 일정온도로 냉각후 유지하면 용액내 원소들이 응결되며 핵이 생성된다.

1.3 결정성장(Crystal Growth)
결정의 성장은 핵을 기반으로 원소들이 응결하며 진행된다. 과포화상태에서 냉각될때의 온도, 속도, 결정화 진행시간등에 따라 결정립의 크기와 단결정화의 정도가 결정된다. 결정 생성 속도는 핵의 크기에 따라 달라지는데 아주 작은 것들(50㎛이하)은 큰 것들에 비해 훨씬 천천히 자란다. 결정의 성장률은 온도, 과포화 정도, 핵의 크기, 물질의 습성, 결정성장계의 사용 장비등에 따라 복잡한 차이를 보인다.

참고 자료

1. Growth of Long Persistent SrAl2O4 : Eu2+, Dy3+, Phosphor crystals by the
Verneuil Method, 한국 결정학회 // Kyung-jy nam, Jong-keon Choi
2. 결정성장(전자컴퓨터공학연구총서 7), 아카데미아리서치 // 김철주 감수
3. 분자선 에피택시(전자컴퓨터공학연구총서 8), 아카데미아리서치 // 김철주 감수
4. 결정성장학, 다성출판사 // 김정남, 김성철 외 8인 공역
5. Introduction to Microelectronic Fabrication, PRENTICE HALL // R. Jaeger
6. 한국 결정성장 콘테스트 홈페이지(crystalcontest.pusan.ac.kr)
7. 재료연구정보센터(www.icm.re.kr)
8. 한국 결정학회(www.koreacrystal.or.kr