저온 원자층 증착법을 이용한 비정질 알루미나 박막의 합성 및 기계적 거동 분석

Abstract

원자층 증착법을 이용해 증착한 비정질 알루미나는 높은 밀도와 투과도를 장점으로 갖는 재료로, 소자의 절연층 및 봉지재료로 각광을 받고 있다. 하지만 원자층 증착법의 높은 증착 온도로 디바이스 적용에 어려움을 겪고 있으며 비정질 재료 특성상 인장 취성 거동으로 인해 유연 소자 및 스트레쳐블 디바이스 적용에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제점 개선을 위해 비정질 알루미나의 저온증착 및 나노 스케일에서의 정확한 기계적 물성 평가에 대한 연구가 진행되고 있다. 최근 연구에 따르면 알루미나와 같은 취성 거동을 갖는 세라믹 재료의 두께가 감소할수록 이론 강도에 가깝게 강도가 증가한다는 연구결과가 보고된 바 있으며, 연신율 또한 증가할 것이라는 가능성을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 저온에서 원자층 증착법으로 고밀도의 비정질 알루미나를 증착하기 위해 증착 방법을 개선하고, 비정질 알루미나 박막의 기계적 물성을 측정하였다. 두께에 따른 강도 값과 정확한 탄성한계를 분석하기 위해 50, 100, 200 nm의 두께로 증착하였고, 인장실험을 통해 물성을 분석하였다. 인장 시험편은 접속이온빔장비를 이용해 제작하였으며, push-to-pull 방법으로 인장실험을 진행하였다.