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Sn-위스커: 진실과 불가사의

전문가 제언: ○ 구리선에 주석을 코팅한 전자제품 리드에 외부의 자극으로 일어나는 화학적인 작용이 위스커 현상으로 일어난다. 이 경우에 위스커는 하나의 불순물로 취급되어 수요자와 공급자간에 문제가 제기될 수 있다. 위스커는 지름 수 μm의 극히 미세한 단결정이다. 현미경으로 보면 수염 또는 침상으로 보인다.

○ 보통 단결정에는 격자결함이 있지마는 위스커에는 결함이 거의 없고 세라믹스에서 강화재료, 전기재료, 절연재료 등으로 쓰이기도 한다. 성장의 분위기를 달리하면 1~50μm에서 수 cm까지도 성장한다. 형태 면에서 흥미 있는 현상은 한 축을 따라 빨리 성장하는 습성이 있고 실험적인 경험에 의하면 위스커는 나선전위를 하는 것으로 본다.

○ 특수한 반응조건에서 광물을 합성할 목적으로 수행하는 반응과정이 있다. 금속과 금속산화물을 혼합하여 캡슐에 넣고 거기에 광제를 넣는다. 캡슐을 밀봉하여 고압반응로에 넣어 수주일 이상 반응을 시킨 다음 반응생성물을 관찰하면 미세결정체가 발견된다. 결정체 주위에 미 반응으로 남아있다고 생각되는 물질을 현미경으로 관찰하면 섬유상이 보인다.

○ 섬유상으로 보이는 물질이 위스커이다. 결정성장을 할 때 부산물로 흔히 발견된다. 위스커는 수분이 존재하는 밀폐된 곳에서 마치 솜 모양으로 성장한다. 시험관에 생기는 곰팡이처럼 보인다. 온도와 압력이 높은 조건에서는 위스커가 생성하자 않는다. 성장속도는 매우 불규칙하다. 정확한 성장 메커니즘은 아직 모르고 있다.

○ 주석과 구리 또는 다른 금속이 합금으로나 피복으로 되어 서로 접촉되어 있는 곳에 습기 또는 공기 중의 불순물과 닿으면 위스커가 성장할 조건이 충분하다. 이론과 실험에서 성장메커니즘이 잘 밝혀진 예로는 VLS(Vapor-Liquid-Solid)법으로 Si, GaAs, Ge, Cd, Zn을 성장할 때이다. 위스커 제조는 양자와이어의 제조에 이용되는 중요한 공정이기도 하다.

저자: J. W. Osenbach, J. M. DeLucca, B. D. Potteiger, A. Amin, F. A. Baiocchi
자료유형: 학술정보