[논문]진공증착에 의해 제조된 열전 박막의 제조 특성

김봉서; 정현욱; 박수동; 이희웅

진공증착에 의해 제조된 열전 박막의 제조 특성
Production Characteristics of Thermoelectric Film Produced by Vacuun Evaporation 원문보기

김봉서 (한국전기연구원) , 정현욱 (한국전기연구원) , 박수동 (한국전기연구원) , 이희웅 (한국전기연구원)

열 진공 증착법(thermal vacuum evaporation)에 의해 p-형 열전박막을 $3{\times}10^{-4}{\sim}3{\times}10^{-6}$ Torr의 범위에서 유리 기판 위에 제조하였다. 제조된 박막의 전기저항은 고진공일수록 저항이 증가하였으며, $Bi_2Te_3$와 $Sb_2Te_3$상을 가지고 있었다. 박막의 조성은 기판의 위치에 따라 변화하였고, 원자 번호가 작을수록 위치의 영향이 크고, 반대로 원자번호가 큰 원소는 그 영향이 작았다. 또한 고진공에서 제조된 박막일수록 상대적으로 저진공에 비해 조성의 변화가 적게 나타났다.

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문제 정의

있다. 그러나 본 연구와 같이 다성분계의 피증착물을 진공 증착할 경우에 있어서 야기되는 박막 조성 조절을 위해 기판에 증착되는 박막의 위치와 증착시의 진공도를 변화시키면서 박막의 조성을 분석한 결과를 나타내었다.

제안 방법

그래서 본 연구에서는 제조 방법이 간단하고, 저렴한 진공 증착법을 이용하여 P-형의 열전 박막을 제조하였다. 진공 증착법으로 제조된 박막의 기본적인 특성을 조사하여 p-형 열전박막의 제조에 대한 가능성을 타진하였다.
진공 증착시의 진공도는 3x1(广1, 3x10-5, axlOeTorr의 3 종류로 설정하여 실험을 진행하였다. 기판은 glass 를 사용하였고, 기판 위에 2xl.5mm 크기의 구멍을 가로, 세로로 5줄씩 가공된 steel cover를 부착시켜 위치에 따른 박막의 조성 변화를 조사하였다. 피증착 물질은 Ixlxlmm 크기의 열전재료를 사용하였고, 피증착 물질의 초기 조성은 30Sb-53.
두께는 alpha step으로 5회 측정하여 평균하였으다. 박막의 전기저 항 측정 은 4단자법 으로 실험 하였고, 시료의 양단에 100mA의 전류를 흘려 전압을 측정하고, 이를 통하여 저항을 계산하였다.
5Bi(wt%)였다. 박막의 조성은 EDS (energy dispersive X-ray spectrometer)# 사용하여 분석하였고, XRD(X-ray diffractometer)로 제조된 박막의 상을 분석하였다. 두께는 alpha step으로 5회 측정하여 평균하였으다.
진공 증착법으로 p-형 열전박막을 제조하여 그 박막의 특성을 조사한 결과 다음과 같았다. 제조된 박막은 BizTes와 Sb2Te3의 상을 가지고 있었으며, 증착진공도가 높을수록 박막의 저항은 증가하였다.
진공 증착법으로 제조된 박막의 기본적인 특성을 조사하여 p-형 열전박막의 제조에 대한 가능성을 타진하였다.
사용하였다. 진공 증착시의 진공도는 3x1(广1, 3x10-5, axlOeTorr의 3 종류로 설정하여 실험을 진행하였다. 기판은 glass 를 사용하였고, 기판 위에 2xl.

대상 데이터

본 연구에 사용된 진공 증착기는 전류를 400A까지 가변할 수 있는 DC 전원으로 Mo boat를 가열하고, 진공을 IxloWforr까지 배기할 수 있도록 rotary vain pump와 diffusion pump를 사용하였다. 진공 증착시의 진공도는 3x1(广1, 3x10-5, axlOeTorr의 3 종류로 설정하여 실험을 진행하였다.
5mm 크기의 구멍을 가로, 세로로 5줄씩 가공된 steel cover를 부착시켜 위치에 따른 박막의 조성 변화를 조사하였다. 피증착 물질은 Ixlxlmm 크기의 열전재료를 사용하였고, 피증착 물질의 초기 조성은 30Sb-53.5Te-16.5Bi(wt%)였다. 박막의 조성은 EDS (energy dispersive X-ray spectrometer)# 사용하여 분석하였고, XRD(X-ray diffractometer)로 제조된 박막의 상을 분석하였다.

성능/효과

각각의 위치에 있어서 진공도에 따른 두께의 변화는 전체적으로 3x10TToit에서 제조된 박막의 두께가 가장 앏게 증착됨을 알 수 있었다. 또한 가로 앞줄 (a)과 가운데 세로줄 (b)의 경우에서는 3xl0-6 Torr에서 제조된 박막의 두께가 가장 두껍게 형성됨을 알 수 있었다.
피증착물로 사용된 bulk를 분말로 분쇄하여 제조한 시료의 패턴은 박막과 모양은 다르지만, 주피크의 위치가 일치하는 것으로 나타났다. 분석된 결과는 Bi2Te3와 Sb2Te3 로 확인되었다.
제조된 박막은 BizTes와 Sb2Te3의 상을 가지고 있었으며, 증착진공도가 높을수록 박막의 저항은 증가하였다. 제조된 박막의 위치에 따라 박막의 조성이 변하였고, 두께 또한 위치에 따라 변함을 알 수 있었다.
제조된 박막은 BizTes와 Sb2Te3의 상을 가지고 있었으며, 증착진공도가 높을수록 박막의 저항은 증가하였다. 제조된 박막의 위치에 따라 박막의 조성이 변하였고, 두께 또한 위치에 따라 변함을 알 수 있었다. 초기 피증착물의 조성과 동일한 조성의 박막을 얻기 위해서는 다양한 실험 조건을 통해 일정한 박막의 조성을 얻기 위해서는 제한된 위치에서 박막을 형성시켜야 되는 것으로 조사되었다.
그림 2에 나타내었다. 진공도가 증가함에 따라 박막의 단위 두께당 저항(mQ/A)은 증가하는 것으로 나타났다.
진공도에 따른 박막의 조성 변화는 Te의 경우에는 고진공으로 갈수록 상대적으로 조성이 낮게 나타났고, Sb와 Bi는 고진공으로 갈수록 상대적을 큰 조성을 가짐을 알 수 있었다.
진공도에 따른 박막의 회절패턴은 전체적으로 비슷하게 나타났고, 진공도에따른 차이는 관찰되지 않았다. 피증착물로 사용된 bulk를 분말로 분쇄하여 제조한 시료의 패턴은 박막과 모양은 다르지만, 주피크의 위치가 일치하는 것으로 나타났다. 분석된 결과는 Bi2Te3와 Sb2Te3 로 확인되었다.

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