홀나노인덴테이션 시험법을 이용한 금 박막의 기계적 물성

Abstract

금은 우수한 전기적 특성과 생체 적합성, 화학적 안정성 등으로 인해 MEMS 나 NEMS 와 같은 나노소자에 사용되고 있다. 일반적으로 박막 형태로 이용되고 있으며, 소자의 신뢰성을 위해서는 박막의 기계적 물성이 뒷받침 되어야한다. 기계적 물성을 측정하기 위해 다양한 방법이 연구되고 있지만 그 중에서 인장시험은 가장 정량적인 방법으로 이용되고 있다. 그러나 두께가 1 μm 이하인 매우 얇은 박막의 경우 시편 제작이나 시험 자체가 복잡하고 어려워 시험법에 한계가 있어 일반적으로 나노압입시험을 이용하여 기계적 물성을 측정한다. 하지만 나노단위 시편의 경우에는 기판의 영향으로 인해 압입깊이에 제한이 있어 정확한 측정이 어렵다. 원형의 홀 위에서 자유 부양 박막을 압입하여 기계적 물성을 측정하는 홀나노인덴테이션 시험법의 경우 샘플 제작이 간단하고 기판의 영향이 없어 매우 얇은 박막에 적합하나 현재는 주로 그래핀과 같은 2-D 재료에 한해 이용되고 있다. 본 연구에서는 1 μm 두께의 실리콘 다이옥사이드가 성장된 실리콘 기판에 스퍼터링(sputtering) 기법으로 증착하여 100 nm 두께의 금 박막을 형성하였고 그 후 BOE에 실리콘 다이옥사이드를 에칭시켜 금 박막의 인장시험편을 제작하였다. 인장시험과 홀나노인덴테이션 시험법을 통해 측정 방법에 따른 금 박막의 기계적 물성을 비교 분석 하였다.