채널링을 이용한 인공결정의 결함정량 홍완, 김준곤, 김영석, 김기동, 우형주, 최한우 (한국자원연구소)
Introduction Channeling 현상 고에너지를 지니고 결정에 입사된 이온이 결정축 방향을 따라 운동할 때, 결정의 격자에 의한 주기적인 포텐셜의 영향을 받아 이온의 궤도가 바뀌는 현상 채널링 분석법 채널링 효과를 관찰함으로써 결정시료의 결함 농도 및 결함 종류를 분석하는 이온빔 분석법. 그 외에도 RBS 등에서 결정중의 경원소를 분석하기 위한 방법으로도 사용됨
Channeling 분석의 특성 Impact parameter ∼ 10-4Å 결정내 결함의 정성, 정량 분석 결정내 결함의 깊이방향 분석 RBS 에 의한 경원소 분석 시, 백그라운드 억제 효과 입자가속기가 필요 시료 입사면의 이온빔 진행방향에 대한 각도 미세 조정 필요 (정밀도 0.1 도 이하)
입자가속기 정전형가속기 TV : 1.7 MV tandem 표적함에서 수 mA 까지 인출가능
Chamber
고니오메터 6 axis 정밀도 0.01 도 원격제어
RS-232C 를 이용한 PC 와의 interface Labview 를 이용한 제어프로그램 제작 고니오메터 제어 프로그램 RS-232C 를 이용한 PC 와의 interface Labview 를 이용한 제어프로그램 제작 실험실 좌표계와 결정시료 좌표계간의 좌표변환 여기서 unit vector of crystal frame of reference a vector of lab. frame of reference angles defined on crystal frame of reference
LiNbO3 [0001] SiO2 [0001]
Mapping of the channeling yield for SiO2 around the [0001] axis.
Random and channeling spectrum of SiO2
Mapping of the channeling yield for LiNbO3 around the [0001] axis.
Random and channeling spectrum of LiNbO3
Simulation condition of DICADA (Dechanneling In Crystals And Defect Analysis) code
cmin of a Si wafer in the [110] direction
cmin of a 100Å Au coated Si wafer in the [110] direction
cmin of a GaAs wafer in the [110] direction
χmin of the SiO2 crystal of dislocation density 6 /cm3 measured in the [0001] direction.
χmin of the SiO2 crystal of dislocation density 3000 /cm3 measured in the [0001] direction.
χmin of the LiNbO3 crystal measured in the [0001] direction.
Conclusion Channeling 을 이용한 결정결함 분석법 및 결함 정량을 위한 모사프로그램 셋업 부도체 시료측정시 필요한 Au coating 에 의한 효과는 약 11 % 의 결함농도로 평가 정량값의 상대치는 비교적 정확하였으며, 절대치는 완전결정 (Si wafer, GaAs wafer) 을 측정하여 표준치로 이용함으로써 정량분석도 가능할 것으로 사료됨 기존의 RBS, ERD, PIXE 등의 이온분석법과 연계활용 가능