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결정격자결함 입문 : 점결함

전문가 제언: ○ 결정의 내부에 생성되는 격자결함은 금속재료의 제조 및 가공과정에서 급랭, 소성변형, 고에너지 입자빔의 조사 그리고 화학성분의 차이 등에 따라서 금속의 강도와 같이 결정구조에 민감한 영향을 받으므로 격자결함에 대한 충분한 이해와 지식을 확보하는 것이 중요하다고 생각된다.

○ 특히 중성자의 조사에 의해 결정내부에 원자빈자리 격자 간 원자 등과 같은 점결함이 발생하는 경우 고저항 실리콘 웨이퍼의 저항변화에 영향을 미치거나 또는 원자력 발전설비의 스테인리스강 부품 내부에서 전위들의 이동에 장벽(barrier) 역할을 하여 스테인리스강 부품의 경화를 초래하는 등 재료의 열화를 일으킬 수 있으므로 관련 산업계에서는 재료의 열화가 일어나지 않는 점결함의 억제방법을 찾아내는 기술을 확립하는 것이 매우 중요한 과제라고 사료된다.

○ 급랭에 따른 과잉의 원자빈자리가 중요한 역할을 하는 합금의 상분해 현상을 보다 정확하게 규명하기 위해서는 계산기에서 발생된 난수를 무작위로 추출하여 사용하고 확률적인 천이과정에 대응하여 해명된 현상의 미시적 상태를 시간 및 공간적으로 발전시키는 몬테칼로 시뮬레이션 방법을 채택하여 원자빈자리의 도입에 의한 원자의 확산을 전산 모사하는 것이 효과적이다.

○ 최근에는 기공의 감소(sink)를 고려하는 몬테칼로 시뮬레이션 기술이 새로이 구축되어 시효석출형 합금의 결정립계 부근에서 관찰되는 무석출대(precipitate free zone, PFZ)의 형성기구 등을 밝혀내는 시도가 이루어지고 있다.

○ 선진국과의 반도체 분야 경쟁에서 이기기 위해서는 국내의 고품질 반도체 소재 생산기술을 확보하는 것이 필수적이다. 고집적 반도체 소자 제조 시 이온 주입공정에 따른 불순물의 분포 및 이에 수반되어 발생하게 되는 점결함의 분포를 정확하게 예측할 수 있는 기술의 개발이 중요하다.

저자: Yasuhiro Miura
자료유형: 학술정보