초록 ▼

현대의 과학이 추구하는 분야중의 하나는 원자 혹은 분자단위에서 물질의 조성 내지는 구조를 제어하여 잘 정의된 성질을 갖는 물질의 제조 기술인 극초미세기술이다. 특히, 극초미세기술은 반도체 제조의 분야에서 그 중요성이 강조된다. 반도체 분야에서 현재까지 성공적인 극초미세기술은 원자층 적층법으로, 이미 널리 활용되고 있다. 본연구의 목적은 극초진공 하에서 실행되는 원자층 적층의 개념을 수용액에서 적용하기 위한 단원자층의 제어에 관한 연구와 화합물 반도체의 전기화학적 원자층 적층에 관한연구이다.전기화학적 방법을 통한 원자

현대의 과학이 추구하는 분야중의 하나는 원자 혹은 분자단위에서 물질의 조성 내지는 구조를 제어하여 잘 정의된 성질을 갖는 물질의 제조 기술인 극초미세기술이다. 특히, 극초미세기술은 반도체 제조의 분야에서 그 중요성이 강조된다. 반도체 분야에서 현재까지 성공적인 극초미세기술은 원자층 적층법으로, 이미 널리 활용되고 있다. 본연구의 목적은 극초진공 하에서 실행되는 원자층 적층의 개념을 수용액에서 적용하기 위한 단원자층의 제어에 관한 연구와 화합물 반도체의 전기화학적 원자층 적층에 관한연구이다.전기화학적 방법을 통한 원자층 적층을 위해서 선행되어야 하는 연구는 화합물 반도체를 구성하고 있는 원소가 나타내는 단원자층 형성 반응에 관한 연구이다. In의 단원자층은 환원미달 전위과정을 통하여 얻을 수 있다. As은 산화미달전위과정과 환원미달전위과정을 보이며, As의 산화미달전위과정은 적층과정에서 이미 석출된 원자층들을 안정하게 유지하므로 전기화학적 원자층 적층에 적합하다. In의 환원미달전위과정과 As의 산화미달과정을 순차적으로 반복하여 4개의 InAs 분자층을 성공적으로 적층할 수 있었다. Sb는 미달전위과정을 나타내지 않으며, 비가역 흡착이라는 독특한 형태의 거동을 보였다. Sb의비가역 흡착 거동은 원자층 적층에는 적합하지 않으나, 연료전지등의 전기화학적 촉매 표면의 화학적 성질의 변형이라는 측면에서는 매우 중요하다. 다결정 금전극과 단결정 금전극에서 나타나는 Sb의 비가역적 흡착 거동을 규명하였다. 요오드가 흡착된 금 전극들의 표면에서는 Sb의 비가역적 흡착이 발생하지 않았으며, 요오드의 표면 농도를 조절함으로써,비가역적으로 흡착하는 Sb의 표면 농도를 제어할 수 있는 새로운 방법을 예시하였다.본 연구에서 확립된 단결정 전극의 제조 기술은 매우 의미가 크다. 그 이유는 전기화학반응이 표면의 원자배열에 민감하게 일어나므로 단결정 전극을 이용한 전기화학 연구는국내 과학의 새로운 분야를 개척했다고 할 수 있기 때문이다. 이와함께, 본인의 연구실에서 이미 확립된 in-situ AFM 기술과 현재 개발 중인 in-situ STM 기술도 전극 표면에 관한 연구에 매우 중요하다.이상과 같은 연구 결과는 전극 표면상에서 단원자층의 제어와 이러한 성질을 응용한반도체 적층 및 연료 전지용 전극 개발에 기초과학적 자료를 제공할 것으로 기대된다. 또한, 본 연구를 통하여 확립된 표면 전기화학적 연구 기술은 국내 전기화학 연구에 있어서광범위한 활용이 기대된다.

Abstract ▼

One of the fields which the modern science is pursuing is thenanotechnology to manufacture well-defined materials by controlling the compositionand/or structure of the materials at atomic or molecular level. Particularly, theimportance of the nanotechnology is being emphasized in semic

One of the fields which the modern science is pursuing is thenanotechnology to manufacture well-defined materials by controlling the compositionand/or structure of the materials at atomic or molecular level. Particularly, theimportance of the nanotechnology is being emphasized in semiconductor industry. Oneof the successful nanotechniques in semiconductor manufacturing processes is atomiclayer epitaxy(ALE). The object of this project is the application of the concepts ofALE in ultrahigh vacuum environment to the electrochemical control of atomic layers insolution phase and the electrochemical atomic layer epitaxy of compound semiconductors.In order to approach effectively to the electrochemical atomic layer epitaxy, theelectrochemical reactions to form atomic layers of the constituent elements(In, As andSb) of the semiconductors under study were investigated. On polycrystalline Auelectrode, the atomic layer of In was obtained with reductive underpotential deposition,while that of As was achieved with oxidative and reductive underpotential processes.The oxidative underpotential process of As is more appropriate than the reductive one,since the former does not dissolve any deposited layer of In and As. By inducing thereductive underpotential deposition of In and the oxidative one of As sequentially, fourmolecular layers of InAs were deposited successfully on Au electrode. Sb, on theother hand, did not showed any underpotential process, but did irreversible adsorptionbehavior. The particular behavior of Sb is not appropriate for electrochemical ALE, butvery important concerning the modification of electrocatalyst surfaces in fuel celltechnology. The irreversible adsorption of Sb was fully studied on Au(poly), Au(111)and Au(100). In addition, the interaction of the irreversible adsorbing Sb species withthe preadsorbed I on the Au electrode was investigated to control the surfaceconcentration of Sb.Two research techniques have been developed in this project. They are the beadmethod for single crystal electrode and in-situ AFM method. Since they areextensively used in the modern electrochemical research, our developments are veryimportant in the domestic electrochemical researches at atomic and molecular level.I expect the results of this project will be fundamental knowledges in controllingatomic layers in conjunction with electrochemical semiconductor processing and fuel celltechnology. Also, the research methods developed in my laboratory are anticipated tobe employed widely in this country.

목차 Contents

• 목차...6
• 1) 서론...7
• 2) 연구방법...8
• a) 전기화학쎌...8
• b) 전극...9
• C) 전위기...10
• d) 용액...11
• e) 원자간 힘 현미경...11
• 3) 결과 및 고찰...11
• a) 다결정 금전극 표면에서 InAs 화합물 반도체의 원자층 적층...11