표면물리학-ion beam sputtering

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■ Sputtering이란?

고체의 표면에 고에너지의 입자를 충돌시키면 target 물질의 원자가 완전탄성 충돌에 의해 운동량을 교환하여 표면에서 밖으로 튀어나오게 된다. 이처럼 ion이 물질의 원자간 결합에너지 보다 큰 운동에너지로 충돌할 경우 이 ion충격에 의해 물질의 격자간 원자가 다른 위치로 밀리게 되며, 원자의 표면 탈출이 발생하게 되는 현상을 "sputtering"이라한다.

※ 실제 반도체회사에서 캐패시터나 박막을 만들고 평가하는데 쓰이고 있다.

(3족 5족을 넣으면 N타입이 생성된다.)
[그림. 이온빔을 고체에 쏘았을때의 개략도]

■ Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) - 2차 이온 질량 분석법
: 튀어나온 이온을 잡아서 분석.

1. SIMS 원리

SIMS는 수 keV~10keV로 가속된 이온 빔을 재료의 표면에 입시켜 방출되는 2차 이온들의 질량을 측정하여 재료 표면을 구성하고 있는 원소 및 분자의 종류 및 양을 분석해내는 표면 분석 장비이다. 재료의 표면에 입사된 이온 빔의 이온들은 재료의 원자 및 분자들과 충돌하여 수 백 A의 크기의 collision cascade를 형성하는데 표면의 일부는 표면 결합에너지 보다 큰 운동 에너지를 전달 받아 표면 밖으로 방출된다. 이와 같이 재료의 표면에서 sputtering되는 원자 혹은 분자들의 대부분은 전기적으로 중성인 neutral들이고 일부는 양이온 혹은 음이온으로 방출이 되는데 이러한 이온들의 질량을 측정하여 재료 구성 물질을 분석해 내게 된다.

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없음

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