솔겔 공정으로 제작한 이산화규소 박막의 고연신 특성 분석

Abstract

PECVD, 스퍼터링, 열산화 공정 및 솔겔 공정과 같은 다양한 방법으로 증착이 가능한 이산화 규소 박막은 최근 전자기기의 사용이 증가함에 따라 절연층, 부동층, 확산 장벽 등으로 사용하기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 다양한 증착 방법 중 솔겔 공정은 넓은 면적을 균일하게 코팅이 가능하고 솔루션 공정을 이용해 두께 조절이 쉬우며 생산 단가가 다른 공정에 비해 낮은 장점이 있어 많은 연구가 진행되고 있다. 최근 유연성 소자의 수요가 증가함에 따라 소재의 flexibility와 stretchability를 증가시키기 위한 연구가 진행 되고 있다. 하지만 일반적인 무기재료의 경우 재료 내부에 존재하는 핀홀 및 결정립계와 같은 결함들이 크랙의 발생 원인으로 작용하여 낮은 변형 특성을 가지고 있어 유연성 소자에 적용하기 어려운 단점이 있다. 반면 나노스케일 두께를 가진 무기재료 박막의 경우 두께가 감소함에 따라 결함이 존재 할 수 있는 부피가 감소하여 확률론적으로 결함의 수가 감소된다. 이러한 이유로 특정 두께 이하에서 무기재료 박막 내에 결함이 존재하지 않게 되어 이론 강도에 가까운 강도 값을 가지게 된다. 이 경우 소재의 탄성계수는 변화 없이 강도 값만 증가하기 때문에 상대적으로 높은 변형률을 가지게 된다. 하지만 샘플 제작 공정 및 물성 분석이 어려운 나노스케일 무기재료는 기계적 물성 관련 연구가 부족한 상태이다. 본 발표에서는 나노스케일 두께의 이산화규소 박막을 솔겔 공정을 이용하여 제작 하고 유연 특상을 분석하였다. 이산화규소 박막의 비정질 미세구조는 TEM 분석을 통하여 확인하였으며, 투과도는 UV-vis-nir 장비를 이용하여 측정하였다. 이산화규소 박막의 기계적 물성은 Push-to-Pull device를 이용하여 SEM 내에서 일축 인장 실험을 진행하여 측정 하였으며, 반복 소성변형 여부 및 탄성 한계를 보다 정확하게 분석하기 위해 반복 인장 시험을 진행하였다.