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채널링을 이용한 인공결정의 결함정량

채널링을 이용한 인공결정의 결함정량. 홍완 , 김준곤 , 김영석 , 김기동 , 우형주 , 최한우 ( 한국자원연구소 ). Introduction. Channeling 현상 고에너지를 지니고 결정에 입사된 이온이 결정축 방향을 따라 운동할 때 , 결정의 격자에 의한 주기적인 포텐셜의 영향을 받아 이온의 궤도가 바뀌는 현상. 채널링 분석법

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채널링을 이용한 인공결정의 결함정량

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Presentation Transcript

  1. 채널링을 이용한 인공결정의 결함정량 홍완, 김준곤, 김영석, 김기동, 우형주, 최한우 (한국자원연구소)

  2. Introduction • Channeling 현상 • 고에너지를 지니고 결정에 입사된 이온이 결정축 방향을 따라 운동할 때, 결정의 격자에 의한 주기적인 포텐셜의 영향을 받아 이온의 궤도가 바뀌는 현상 • 채널링 분석법 • 채널링 효과를 관찰함으로써 결정시료의 결함 농도 및 결함 종류를 분석하는 이온빔 분석법. 그 외에도 RBS 등에서 결정중의 경원소를 분석하기 위한 방법으로도 사용됨

  3. Channeling 분석의 특성 • Impact parameter ∼ 10-4Å • 결정내 결함의 정성, 정량 분석 • 결정내 결함의 깊이방향 분석 • RBS 에 의한 경원소 분석 시, 백그라운드 억제 효과 • 입자가속기가 필요 • 시료 입사면의 이온빔 진행방향에 대한 각도 미세 조정 필요 (정밀도 0.1 도 이하)

  4. 입자가속기 • 정전형가속기 • TV : 1.7 MV tandem • 표적함에서 수 mA 까지 인출가능

  5. Chamber

  6. 고니오메터 • 6 axis • 정밀도 0.01 도 • 원격제어

  7. a vector of lab. frame of reference 여기서 unit vector of crystal frame of reference angles defined on crystal frame of reference 고니오메터 제어 프로그램 • RS-232C 를 이용한 PC 와의 interface • Labview 를 이용한 제어프로그램 제작 • 실험실 좌표계와 결정시료 좌표계간의 좌표변환

  8. LiNbO3 [0001] SiO2 [0001]

  9. Mapping of the channeling yield for SiO2 around the [0001] axis.

  10. Random and channeling spectrum of SiO2

  11. Mapping of the channeling yield for LiNbO3 around the [0001] axis.

  12. Random and channeling spectrum of LiNbO3

  13. Simulation condition of DICADA (Dechanneling In Crystals And Defect Analysis) code

  14. cmin of a Si wafer in the [110] direction

  15. cmin of a 100Å Au coated Si wafer in the [110] direction

  16. cmin of a GaAs wafer in the [110] direction

  17. χmin of the SiO2 crystal of dislocation density 6 /cm3 measured in the [0001] direction.

  18. χmin of the SiO2 crystal of dislocation density 3000 /cm3 measured in the [0001] direction.

  19. χmin of the LiNbO3 crystal measured in the [0001] direction.

  20. Conclusion • Channeling 을 이용한 결정결함 분석법 및 결함 정량을 위한 모사프로그램 셋업 • 부도체 시료측정시 필요한 Au coating 에 의한 효과는 약 11 % 의 결함농도로 평가 • 정량값의 상대치는 비교적 정확하였으며, 절대치는 완전결정 (Si wafer, GaAs wafer) 을 측정하여 표준치로 이용함으로써 정량분석도 가능할 것으로 사료됨 • 기존의 RBS, ERD, PIXE 등의 이온분석법과 연계활용 가능

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