100 nm 두께 금 박막의 인장 물성 측정

Abstract

금(Au)은 NEMS, MEMS 등 나노소자에서 사용되는 대표적인 전극재료로, 높은 전기전도도와 화학 안정성, 생체적합성 등의 우수한 특성으로 인해 전극소재, 센서, 의료기기 등에 많이 이용되고 있다. 이렇게 다양한 분야에 적용되는 금은 일반적으로 박막의 형태로 사용된다. 소자 디자인을 위해서는 소자의 신뢰성을 위해 박막의 물성에 대한 근본적인 이해가 뒷받침되어야 한다. 따라서 이를 해소하기 위해 증착방법이나 두께, 후처리 여부 등에 따라 변하는 미세조직과 기계적 물성간의 상관관계를 분석하기 위한 연구가 진행되고 있다. 기계적 물성을 측정하는 방법 중 가장 정량적이고 고유한 물성을 측정하는 방법은 일축인장시험이다. 하지만 수백 나노미터 이하의 매우 얇은 박막의 경우에는 일축인장 시험을 위한 시편의 제어가 힘들어 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 100 nm 두께 금 박막의 기계적 물성을 인장시험을 이용하여 측정하고, 이를 분석하였다. 스퍼터링(sputtering) 기법을 이용하여 증착한 금 박막을 포토 리소그래피와 lift-off 방식으로 패터닝 한 후 고분자 계열의 가이드에 부착시켜 표준 인장시험편 형태로 제작하였다. 나노소재의 단점을 보완하고, 극저하중의 실험을 진행하기 위하여 자체적으로 제작한 나노시험기를 (nano-UTM)를 이용하였다.