초록 ▼

제 I장에서는 수정된 열교환법으로 성장시킨 사파이어 단결정에서 내부 결함의 종류, 생성원인 및 해 결 방안에 대해 검토하였다. 사파이어 단결정에 존재하는 결함들은 균열, 아결정립, 전위 및 미소기포 등으로 나타났다. 이중에서 가장 심각한 결함은 미소기포로 나타났다. 결정 내부에는 분포 영역, 분포 패턴 및 크기가 서로 다른 두 종류의 미소기포들이 확인되었으며, 각각의 기포들을 모두 제거할 수 있 는 조건들이 확인되었다. 균열을 방지하고, 아결정립, 전위 및 미소기포를 동시에 줄일 수 있는 방안이 제시되었다. 이를 토대로 결함이 최소

제 I장에서는 수정된 열교환법으로 성장시킨 사파이어 단결정에서 내부 결함의 종류, 생성원인 및 해 결 방안에 대해 검토하였다. 사파이어 단결정에 존재하는 결함들은 균열, 아결정립, 전위 및 미소기포 등으로 나타났다. 이중에서 가장 심각한 결함은 미소기포로 나타났다. 결정 내부에는 분포 영역, 분포 패턴 및 크기가 서로 다른 두 종류의 미소기포들이 확인되었으며, 각각의 기포들을 모두 제거할 수 있 는 조건들이 확인되었다. 균열을 방지하고, 아결정립, 전위 및 미소기포를 동시에 줄일 수 있는 방안이 제시되었다. 이를 토대로 결함이 최소화된 6 x 6 x 12 cm의 직육면체 단결정이 성공적으로 성장될 수 있었다. 제 II장에서는 근접 (0001) 사파이어 기판에서 증발이 일어날 때 수지상 매크로스텝이 형성되는 과정 을 실험, 이론 및 시뮬레이션의 방법으로 검토하였다. 여기서 우리는 화학 에칭과 어닐링을 결합하여 평 탄한 (0001) 면을 갖는 크레이터를 만들고, 이 크레이터 내에서 고립된 수지상이 형성되도록 함으로써 매크로스텝이 수지상으로 발달해 가는 세부적인 과정을 자세히 관찰할 수 있었다. 또한 매크로스텝의 선형 안정성 해석과 더불어 phase-field 모델에 의한 시뮬레이션을 수행하였으며, 그 결과들을 실험결과 와 비교함으로써 매크로스텝의 패턴 형성 과정을 보다 명확하게 밝힐 수 있었다.

Abstract ▼

In chapter I, we studied on the internal defects in sapphire single crystals grown by modified heat exchanger method and discussed their origin and the methods to minimize them. The main defects in the crystals were cracks, subgrain boundaries, dislocations and micro-bubbles. The last appeared to be

In chapter I, we studied on the internal defects in sapphire single crystals grown by modified heat exchanger method and discussed their origin and the methods to minimize them. The main defects in the crystals were cracks, subgrain boundaries, dislocations and micro-bubbles. The last appeared to be the most serious defect. Two kinds of micro-bubbles could be identified. They were different each other in the appearance regions, the distribution patterns and their size. The crystal growth conditions to remove simultaneously both types of the micro-bubble were found. The method for minimizing all the defects was proposed. Following the method, we succeeded in growing the high quality sapphire block with the dimension 6 x 6 x 12 cm.

목차 Contents

• 요약문...1
• Abstract...2
• I. 사파이어 단결정의 결함...3
• I-1. 서론...3
• I-2 실험 방법...4
• I-3 결과 및 검토...7
• I-4 결론...14
• II. 사파이어의 근접 (0001) 표면에서 증발에 기인한 스텝 패턴...16
• II-1. 서론...16
• II-2. 실험 방법...18
• II-3. 매크로스텝의 선형 안정성 해석...23
• II-4. 스텝 동력학의 phase-field 모델링...29
• II-5. 실험 결과 및 검토...33
• II-6. 결론...74
• III. 사파이어 증발물의 확인을 위한 질량 분석 시스템 구축...78
• III-1. 연구배경 및 목표...78
• III-2. 연구방법...80
• III-3. 연구 결과...93
• III-4. 결 론...94