적외선 렌즈용 Ge-Sb-Se계 칼코게나이드의 유리안정성 평가 (Glass Forming Stability in Chalcogenide-based GeSbSe Materials for IR-Lens)

서지정보

· 발행기관 : 한국전기전자재료학회
· 수록지 정보 : 전기전자재료학회논문지 / 30권 / 4호 / 204 ~ 209페이지
· 저자명 : 정건홍, 공헌, 여종빈, 이현용

초록

칼코게나이드 유리는 화학적, 전기적, 물리적, 광학적, 열역학적, 광전자기학적인 다양한 연구에서 많이 거론되었다. 이 중 특히 칼코게나이드의 특수한 유리 특성으로 인해 이 유리 영역에서의 안정성을 열역학적인 관점을 통해 많은 연구가 되어 왔다. 유리질 영역의 안정성은 칼코게나이드 응용분야인 적외선 렌즈 분야나 optic fiber 분야의 생산 공정에서 필수적이기 때문에 반드시 확보 되어야 한다. 칼코게나이드 유리의 조성은 Ge 함량에 따라 안정성의 차이가 어떻게 일어나는지 알기 위해 Sb의 함량을 고정시킨 후 Ge의 함량을 10at%부터 30at%까지 5at%간격으로 조성을 정하였다. 각기 다른 조성의 칼코게나이드 유리는 비정질 상태로 만들기 위해 Melt-quenching 방법을 통해 제작되었으며 제작된 벌크는 파우더 형태로 만들어 DSC 분석을 통해 열분석을 시행하였다. 열 분석 시 승온 속도를 5, 10, 15, 20℃/min로 변화를 준 결과 승온속도의 증가에 따라 열 분석 중요 파라메타인 유리질 천이온도(Tg)와 결정화 온도(Tc)의 증가 Shift를 보였다. 이 결과를 활용하여 Kissinger plot과 Augis-bennett equation을 통해 이론적인 상변환 활성화에너지와 열 안정성을 구한 결과 Ge 함량이 20at%인 조성에서 유리 영역 안정성이 Saturation됨을 보이고 Ge 함량이 더욱 증가할수록 유리 안정성이 감소하며, Ge 함량이 30at%에서는 유리 특성을 보이지 않았다. 이를 현상학적으로 분석하기 위해 모든 조성의 벌크를 박막으로 제작하여 열처리 후 구조분석을 XRD 분석을 통해 시행하였다. 박막 증착은 Thermal evaporation 기법을 통해 증착하였으며 열처리 온도는 시편마다 각각 180℃부터 390℃까지 30℃ 간격으로 시행하였다. 열처리 된 시편을 구조분석 한 결과 기 열분석 결과에서 가장 높은 유리 안정성을 보였던 조성에서 결정화가 진행되는 온도가 가장 높았으며, 결정 구조상으로는 주요 Peak의 Intensity의 차이만 있을 뿐 Peak 위치의 변화가 확인되지 않음을 보아 유리 안정성이 결합 구조의 차이가 아닌 특정 결합 세기에 따른 결과 값임을 추정할 수 있었다.

영어초록

Thermal and structural stability in the glass transition region of chalcogenide glasses has been investigatedin terms of thermodynamics for application to various optoelectronic devices. In this study, the compositions ofGexSb20Se80-x (x = 10, 15, 20, 25, and 30) were selected to investigate the glass stability according to germaniumratios. The chalcogenide bulks were fabricated by using a traditional melt-quenching method. Thin films weredeposited by a thermal evaporation system, maintaining the deposition ratio of 3~5 Å in order to have uniformity.
The thermal and structural properties were measured by a differential scanning calorimeter (DSC) and X-raydiffraction (XRD). The DSC analysis provided thermal parameters and theoretical glass region stabilities. The XRDanalysis supported the theoretical stabilities because of where the crystallization peak data occurred.

참고자료

· 없음