박막 형성

소개

박막의 형성 메커니즘에 대해 정리하였다.

목차

1. Introduction
(1) 박막의 형성 : nucleation과 growth 과정
(2) 세 가지 성장의 기본적인 이론
2. Capillarity Theory
(1) 반경 r 을 갖는 집합체의 생성에 따른 자유에너지 변화
(2) 세 가지 성장모드에서의 평형
(3) 핵 생성에서의 임계반지름과 임계 핵생성 에너지 장벽
(4) 핵 생성 속도(nucleation rate)
(5) 기판 온도와 증착 속도에 따른 핵 생성 속도의 변화
3. Atomistic Nucleation Process
(1) Walton-Rhodin 이론
(2) Kinetic Models of Nucleation
4. Cluster Coalescence and Depletion
(1) Ostward ripening
(2) Sintering
(3) Cluster migration

본문내용

1. Introduction
(1) 박막의 형성 : nucleation과 growth 과정
① 기판이 증기상에 노출됨으로써 작지만 이동도가 매우 높은 cluster와 island를 형성
② island가 합쳐짐(coalescence)
→ island의 밀도는 감소하여 국부적으로 증착물이 없는 영역이 형성되고 여기에는 또 다른 핵이 생성된다. 그리고 coalescence는 비어있는 channel들이 연결된 network를 이룰 때까지 계속된다.
③ 비어있는 channel이 채워지고 고립된 void를 남김
④ 결국 void도 채워지고 증착막은 연속성을 갖는다.
※ 이러한 일련의 과정들은 증착의 초기 수백 Å정도에서 일어난다.
(2) 세 가지 성장의 기본적인 이론
① island 성장
가장 작은 안정한 cluster가 기판 위에서 핵 생성을 하여 3차원으로 성장하여 island를 형성한다. 이것은 증착하고자 하는 원자나 분자들간의 결합력이 기판과의 결합력보다 클 때 나타난다.
- 절연체, 알칼리 할로겐 화합물, 흑연 기판 위에 금속의 증착
② layer 성장
안정한 cluster가 2차원으로 퍼져나가면서 연결되어 planar sheet를 형성한다. 원자들간의 결합력보다 기판과의 결합력이 더 강한 경우가 layer 성장에 해당된다. 그리고 기판과 film원자간의 격자일치성이 좋아야 한다. 첫 번째 단원자층은 보다 약한 결합을 하는 두 번째 원자층에 의해서 덮여진다.
- single crystal epitaxial growth
③ Stranski-Krastanov 성장 (layer+island)
한 두 층의 단원자층이 형성되고 그 이후의 성장은 island성장을 따른다. 계속해서 layer성장을 하지 못하는 이유는 여러 가지가 있으나, 그 중에 기판과 film사이의 격자상수의 불일치로 인한 변형에너지의 축적 때문이다. 이러한 축적된 에너지가 방출되면서 중간 layer의 계면에서 island형성을 유발할 것이다.
- 금속과 금속, 금속과 반도체로 이루어진 계

참고자료

· 없음