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문제 정의
- 8 μ이이다. GMI 소자를 기대할 수 있는 전기도금을 이용한 박막을 만들기 위해 본 연구에서는 가속제의 역할을 하는 유기첨가제를 선택하여 박막을 제작하였다.
제안 방법
- 써 발생하는 자성체 박막의 자성 및 물성의 변화를 조사하였다. 먼저 니켈 전해액과 철 전해액의 혼합용액 및 유기 첨가제를 이용해 전기도금 방법으로 두께 ~2.
- 먼저 니켈 전해액과 철 전해액의 혼합용액 및 유기 첨가제를 이용해 전기도금 방법으로 두께 ~2.8 jxm의 퍼말로이 합금 박막을 제작하였다. 그 후 유기첨가제가 물성의 변화에 미치는 영향을 알아보고, 또한 이 박막들이 GMKa대자기임피던스, Giant Magnetoimpedance)^자 제작에 유리한 작은 표면 거칠기, 낮은 보자력 값과 작은 결정립의 특성을 갖고 있어 GMI소자의 제작을 기대할 수 있는지 확인하였다[7].
- 8 jxm의 퍼말로이 합금 박막을 제작하였다. 그 후 유기첨가제가 물성의 변화에 미치는 영향을 알아보고, 또한 이 박막들이 GMKa대자기임피던스, Giant Magnetoimpedance)^자 제작에 유리한 작은 표면 거칠기, 낮은 보자력 값과 작은 결정립의 특성을 갖고 있어 GMI소자의 제작을 기대할 수 있는지 확인하였다[7].
- VSMfVibrating Sample Magnetometer)을 이용하丹 유기 첨가제에 따른 자기적 특성의 변화를 관찰하였고, AFM(Atomic Force Microscope)을 이용해 표면 거칠기를 확인하였다. 또한 XRD(X-Ray Diffractometer)를 이용하여 유기첨가제가 박막의결정성(crystalline orientation)에 미치는 영향을 분석하였다.
- 또한 XRD(X-Ray Diffractometer)를 이용하여 유기첨가제가 박막의결정성(crystalline orientation)에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로 HW사의 4131A모델을 사용하여 10mmX2mm X2.
- 또한 XRD(X-Ray Diffractometer)를 이용하여 유기첨가제가 박막의결정성(crystalline orientation)에 미치는 영향을 분석하였다. 마지막으로 HW사의 4131A모델을 사용하여 10mmX2mm X2.8|im 크기의 시료로 자기 임피던스 비율(이하 MIR)을측정하였는데, 측정 방법은 컴퓨터로 제어 가능한 RF 신호 발생기와 전원 증폭기는 교류전류를 모니터링 하기 위하여 코일과 저항을 직렬로 연결시켰고, 1차 코일에서의 교류전류와 2차 코일에서의 유도 전압은 디지털 멀티미터의 RF/V 탐침으로 측정되었다. 외부 직류 자기장은 솔레노이드에 의해 인가되고, 3 Oe 간격으로 -300 Oe에서 +300 Oe까지 인가하여 상온에서 측정하고, 주파수는 10 MHz~100 MHz의 범위에서 측정하였다.
- 8|im 크기의 시료로 자기 임피던스 비율(이하 MIR)을측정하였는데, 측정 방법은 컴퓨터로 제어 가능한 RF 신호 발생기와 전원 증폭기는 교류전류를 모니터링 하기 위하여 코일과 저항을 직렬로 연결시켰고, 1차 코일에서의 교류전류와 2차 코일에서의 유도 전압은 디지털 멀티미터의 RF/V 탐침으로 측정되었다. 외부 직류 자기장은 솔레노이드에 의해 인가되고, 3 Oe 간격으로 -300 Oe에서 +300 Oe까지 인가하여 상온에서 측정하고, 주파수는 10 MHz~100 MHz의 범위에서 측정하였다.
- 이들 3개의 유기첨가제가 각각 미량 첨가된 전해액으로 제작된 박막을 AFM을 이용하여 rms(root-mean-square) 표면 거칠기(SR surface roughness)를 측정하였는데, 그 결과를 Fig. 2에 나타내었다. Fig.
- 두께 ~2.8㎛의 니켈-철 퍼말로이 박막을 전기도금 방법으로 제작하였을 때 유기첨가제가 도금 박막의 자성에 미치는 영향을 조사하였다. 유기첨가제 중 가속제인 SNPS, SPSA, SPBE를 각각 미량 첨가할 경우 순수전해액만을 이용해 도금한 경우보다 표면 거칠기와 보자력이 감소하며, 자화.
대상 데이터
- . 6HQ와 FeSO4 - 7HK0를 혼합하여 제조하였다. 사용된 전해액의 조성과 농도는 Table I에 정리하였다.
- 전기도금은 Potentiostat(SI 1286, Solartron)를 사용하여 기준전극, 상대전극 및 작용전극을 이용하는 3-전극방법(three-terminal method)을 이용하였다[8]. 기준전극은 Ag/AgCl 전극을 이용하였고, 상대전극은 백금 판이며 , 도금이 이루어지는 작용전극은 실리콘웨이퍼 위에 구리를 E-BeanB湼 진공 증착하여 제작하였다. 실리콘과 구리 사이는 접착력을 우수하게 하기위해 타이타늄(Ti)을 人'!용하였다.
- 2(a)는 ELYT으로 제작된 박막의 표면을 관찰한 것이다. 이 시료의 SRe 7.5 nm이다. 반면에 Fig.
이론/모형
- 사용된 전해액의 조성과 농도는 Table I에 정리하였다. 전기도금은 Potentiostat(SI 1286, Solartron)를 사용하여 기준전극, 상대전극 및 작용전극을 이용하는 3-전극방법(three-terminal method)을 이용하였다[8]. 기준전극은 Ag/AgCl 전극을 이용하였고, 상대전극은 백금 판이며 , 도금이 이루어지는 작용전극은 실리콘웨이퍼 위에 구리를 E-BeanB湼 진공 증착하여 제작하였다.
성능/효과
- 63 Oe로 으¥ 30 %가감소하였다. 사용된 유기첨가제 중 SPSA와 SPBE보다는 SNPS가 퍼말로이 박막의 자기적 성질 중 보자력 값을 가장크게 감소시키는 것을 알 수 있다.
- 반면에 Fig. 2(b)는 ELYT에 유기첨가제 SNPS를 미량 첨가하여 제작된 박막의 표면은 거칠기가 향상된 것을 확인할 수 있고, 이 시료의 SI/ 3.8 nm로 약 50%가 감소하였음을 알 수 있다. Fig.
- 7 nm로 약 37% 감소하였다. 이 결과들을 VSM으로 측정된 자기 특성 결과와 비교를 해보면 보자력 값을 크게 감소시키는 유기첨가제가 표면 거칠기도 그에 비례하여 감소시킴을 알 수 있다. 이 중 보자력 값을 가장 크게 낮추는 효과가 있는 SNPS를 첨가한 시료가 표면 거칠기를 가장 크게 감소시켰다.
- 이 결과들을 VSM으로 측정된 자기 특성 결과와 비교를 해보면 보자력 값을 크게 감소시키는 유기첨가제가 표면 거칠기도 그에 비례하여 감소시킴을 알 수 있다. 이 중 보자력 값을 가장 크게 낮추는 효과가 있는 SNPS를 첨가한 시료가 표면 거칠기를 가장 크게 감소시켰다. 따라서 퍼말로이 전해액에 첨가된 가속제 역할을 하는 유기 첨가제들은 보자력 값을 감소시키는 역할과 표면 거칠기를 향상시키는 역할을 하는 것으로 보인다.
- 3에 나타내었다. ELYT으로 제작된 시료와 3종의 유기 첨가제가 첨가된 퍼말로이 박막의 결정성을 비교하면 모두 Ni- Fe(llE에 비해 상대적으로 Ni-Fe(200)의 강도가 감소하는 것을 볼 수 있.다.
- 이는 SPBE - SPSA - SNPS의 순으로 보자력 값의 감소하는 경향과는 반대의 현상이 나타낸다. 따라서 유기첨가제는 퍼말로이 합금 박막의 결정성 중 Ni-Fe(lll)과 Ni-Fe(200)의 상대적 비율을 변화시키는 효과와 표면 거칠기를 감소시키는 두 가지 효과를 지니고 있으며, 그 결과로 도금 박막의 자기적 특성이 변화하는 것임을 알 수 있다.
- 이는 순수전해액으로 만든 박막보다 MIR을 약 10% 이상 향상시키는 것을 확인할 수 있다. SPSA와 SPBE를 첨가하여 도금된 박막 역시 SNPS보다 크지는 않지만, 순수전해액만으로 도금된 경우보다 MIRO] 증가한 것을 확인할 수 있다. 이를 VSM 결과, AFM결과와 비교해보면, 보자력이 감소되고, 표면 거칠기가 향상되어, MIR®] 증가하는 관계를 확인할 수 있다.
- SPSA와 SPBE를 첨가하여 도금된 박막 역시 SNPS보다 크지는 않지만, 순수전해액만으로 도금된 경우보다 MIRO] 증가한 것을 확인할 수 있다. 이를 VSM 결과, AFM결과와 비교해보면, 보자력이 감소되고, 표면 거칠기가 향상되어, MIR®] 증가하는 관계를 확인할 수 있다.
- 8㎛의 니켈-철 퍼말로이 박막을 전기도금 방법으로 제작하였을 때 유기첨가제가 도금 박막의 자성에 미치는 영향을 조사하였다. 유기첨가제 중 가속제인 SNPS, SPSA, SPBE를 각각 미량 첨가할 경우 순수전해액만을 이용해 도금한 경우보다 표면 거칠기와 보자력이 감소하며, 자화.가 더욱 쉽게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.
후속연구
- 가 더욱 쉽게 이루어지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 유기 첨가제를 이용하면 박막의 자성의 변화를 조절할 수 있고, 다양한 특성의 연자성체를 제작할 수 있으며 높은 감도의 GMI소자개발에 활용할 수 있을 것이다.
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