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실리콘(001) 미세경사면에서의 계단식 패턴 형성

전문가 제언: ○ 이 글은 Si-반도체에 나타나는 결함의 원인을 실험을 통하여 이론적으로 규명하려는 시도이다. 반도체의 결함은 이점과 단점을 공히 가지고 있다. 그러나 이상적인 결정체를 표준으로 해서 외부조건에 의하여 결함이 발생하는 원인을 규명하는 것은 반도체의 품질을 향상하는 기본 기술이라고 할 수 있다. 이 논문은 기초적인 연구내용이며 아직도 연구가 더 진행되어야 할 과제로 본다.

○ 결정체의 성장단위를 입체적으로 관찰했을 때 평면으로 보이는 것이 테라스(terrace) 또는 소면(facet)이다. 여기에 일정한 온도를 가하면 흡착원자(adatom), 표면공공(advacancy), 계단(step) 및 킹크(kink) 등의 결합이 표면에 발생한다. 평면소면의 방위에 가까운 높은 지수 면이 미세사면(vicinal face)인데 결정의 표면장력 또는 표면자유에너지밀도의 이방성을 계산할 때에 이 미세사면을 이용하다. 미세사면은 테라스와 킹크를 포함하는 계단으로 구성되어 있다.

○ 표면에서 결정성장에 대한 미세과정을 관찰하거나 통계역학 이론으로 표면에너지를 계산하는 데 있어 몇 가지 결정 모델이 제시되고 있는데 그 중 흔히 채용되고 있는 모델은 TSK(terrace-step-kink), TLK(terrace- ledge-kink) 모델이다. 레지는 테라스의 끝에 계단과 같은 장소에 나타난다. 이 논문에서는 Si(001)면에 흡착원자 이량체를 형성시켜 확산계수의 이방성을 작성한다. <110> 방향의 미세경사에 계단방향에 따라 확산이 빠르고 느린 테라스가 교대로 나타나는데, 이 확산계수를 검토하여 계단의 불안정성을 조사한 것이다.

○ 결정결함에 대한 연구는 우리나라에서도 대학, 출연 연구기관 및 기업체 연구소에서 활발하게 진행하고 있다. 그러나 결정체의 국소적인 부분에 결함을 인위적으로 일으켜 그 결함의 거동을 수리적으로 규명하는 연구는 없는 것으로 알고 있다. 이러한 연구는 고체 화합물의 물성을 조절하는 데 매우 긴요한 기초연구로 본다. 연구의 내용이 시작단계에 있으나 우리에게 참고가 될만한 과제라고 본다.

저자: Masahide Sato
자료유형: 학술정보