결정성재료의 고온고압처리

전문가 제언

○ 신물질을 찾아내는 하나의 방법으로 물체를 고온고압에서 처리하는 합성기술이 있다. 인조수정과 다이아몬드가 바로 그 예가 된다. 고압용기의 밑 부분에 규석조각을 넣고 용기의 윗부분에 결정종자를 매단다. 용기에 물을 80% 채우고 상하부의 온도구배를 20~30℃, 300℃에서 1개월 유지하면 수정된다. 이때 용기의 내부압력은 1,500 기압이 된다.

○ 인조다이아몬드의 원료는 흑연이다. 흑연은 6각형 판상으로 층상구조를 하고 있다. 6각 점에는 탄소에 수소가 없는 벤젠구조를 취하고 있다. 3겹 간의 흑연층 간의 간격은 6.70Å, 다이아몬드의 4겹 간의 간격은 6.16Å 이다. 흑연에 압력을 가하면 흑연층이 좁혀져서 다이아몬드 격자가 형성된다. 압력은 300K에서 15,000기압이 필요하다.

○ 화학에서 고온고압 반응은 일종의 강제반응이다. 다이아몬드는 지하 100km 이상의 깊은 곳에서 흑연이 높은 압력을 받아서 서서히 다이아몬드로 전이된 것이다. 흑연의 전자배열은 sp2 혼성구조이다. 높은 압력을 받으면 전자궤도의 변형으로 sp3구조로 변한 것이 보석이다. 온도는 전자에너지를 활성화해서 sp2→sp3 전이를 용이하게 도울 뿐이다.

○ 강제반응에서 여러 가지 구조이성체가 얻어진다. 이들 이성체에서 새로운 물리적 물성을 발견하게 된다. 첨단소재 발굴에 있어 고온고압은 하나의 좋은 반응수단이다. 미국과 러시아에서는 1950년대 이래 초임계상태에서 얻어진 화합물에 대한 물성연구가 활발하게 이루어지고 있다. 우리는 특수한 조건에서 화합물합성을 기피하는 경향이 있다.

○ III-V족 반도체제조를 초임계조건에서 수행한 내용을 특허에서 소개하고 있다. 제품의 제조과정, 실험데이터에 대한 언급은 없다. 고압반응장치와 장치조립에 필요한 부품에 대한 소개를 상표와 함께 여러 곳에서 소개하고 있다. 한국화학연구소에서 금년에 GaN제조용 고압합성장치를 러시아에서 들여와서 가동하고 있는 것으로 알고 있다.

저자

D'evelyn, et al.

자료유형

특허정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2009

권(호)

WO20090158419

잡지명

PCT특허

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

~45

분석자

박*학

분석물

• 결정성재료의 고온고압처리.pdf [580,869 byte]

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