초록 ▼

□ 연구개요
표면에 만들어진 나노스케일의 구조물은 표면 물성의 변화를 야기하고 그 위에 주기적 나노점 구조의 성장을 위한 template으로 이용될 수 있다. 본 연구는 이온빔을 이용하여 표면에 화학적 변화를 야기하여 주기적 패턴 및 나노구조를 만드는 다양한 방법을 실험하고 그 얼개와 물성을 조사하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. Si과 같은 반도체 기판은 이온빔 입사에 의해 표면에 표면 근방에 점성을 갖는 물질의 흐름이 발생한다. 이로 인하여 표면의 healing mechanism이 활

□ 연구개요
표면에 만들어진 나노스케일의 구조물은 표면 물성의 변화를 야기하고 그 위에 주기적 나노점 구조의 성장을 위한 template으로 이용될 수 있다. 본 연구는 이온빔을 이용하여 표면에 화학적 변화를 야기하여 주기적 패턴 및 나노구조를 만드는 다양한 방법을 실험하고 그 얼개와 물성을 조사하는 것을 목표로 한다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. Si과 같은 반도체 기판은 이온빔 입사에 의해 표면에 표면 근방에 점성을 갖는 물질의 흐름이 발생한다. 이로 인하여 표면의 healing mechanism이 활성화하여 표면에 패턴형성이 잘 일어나지 않는다. 이 경우 금속과 같은 불순물이 동시에 증착되면 다시 표면이 불안정해져 이온빔에 의한 나노 패턴 형성이 일어난다. 이전의 연구에서는 불순물에 의한 화합물 형성, 기판과 불순물의 sputtet yield의 차이가 그 원인이라 하였다. 본 연구는 위의 두 조건이 만족 되지 않는 상황에서도 패턴이 형성되고 그것이 기왕의 패턴형성 얼개 내에서 일관되게 설명될 수 있음을 보였다.

2. 입사 이온의 sputter yield가 최소화된 낮은 에너지의 이온빔을 (< 100 eV)HOPG 표면에 입사하여 표면과 그 다음 graphen 층 사이에 선택적으로 포획된(encapsulated) Kr nano bubble을 만들었다. 이들 포획의 얼개는 표면 층의 결함을 통해 침투한 이온이 두 graphen 층 사이에서 초기 입사 운동에너지를 갖고 장시간 이동을 (transient mobility) 함에 기인함을 알 수 있었다. 또한 이들 nano bubble은 높은 온도까지 graphen의 탄성에너지에 의해 매우 안정되게 포획되어 있으며, 높은 압력을 갖은 Kr bubbled은 graphen 포획층을 찢고 나노 화산이 되어 표면에 분화구들을 만듬을 알 수 있었다.

3. 위 실험의 연장선으로 만약 He 이온 입사에 의한 He bubble이 만들어질 경우 He bubble 초유체 형성 가능성을 이론연구진과 공동연구를 수행하였다. 그 결과0차원 초유체의 형성이 가능하고, 이들이 He bubble의 크기에 따라 흥미로운finite size scaling 특성을 보임을 발견하였다.

4. W(110) 표면에 탄소원자를 유기물을 증착한 후 가열하여 과량의 탄소를 주입하면 표면에 W₂C(0001) carbide 원자층이 생기고 이들과 기판의 작은 주기차이로 인해 nano scale의 주기를 갖는 moire pattern이 만들어짐을 확인하고 이 moire unit cell의 원자구조를 알아내었다. 나아가 기판 가열을 통해 만들어지는 더 큰 주기의 moire pattern의 형성 동력학을 kinetic Monte Carlo simulation을 통해 밝혀내었다.

□ 연구개발결과의 중요성
본 연구를 통해 1.표면에 이온빔 입사에 의한 나노패턴 형성 얼개의 이해를 깊게 하였다. 또한 2. 저에너지 이온에 의한 표면 graphene 층에 선택적 포획이라는 새로운나노구조 형성방법을 제안하고 실현하였다. 그 응용으로 3. 0차원 He 초유체의 가능성을 제안하였다. 4. 탄소층 흡착에 의한 표면 carbide를 만들고 이들과 기판의moire pattern이 만드는 ‘거대’ unit cell의 원자구조와 형성동력학이라는 아직 미개척의 연구 분야에 의미있는 연구 결과를 만들었다.

(출처 : 연구결과 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2.1 Si 기판에 Au impurity가 IBS에 의한 패턴 형성에 미치는 영향 ... 5
• 2.2 낮은 에너지의 Kr 이온빔 입사에 의한 표면층에 선택적으로 포획된 (intercalated) Kr 나노버블 형성 ... 6
• 2.3 포획된 He nano cluster의 초유체 (superfluidity) 특성 ... 7
• 2.4 탄소 불순물에 의한 표면 tungsten carbide layer의 형성과 moire pattern의 원자 구조와 성장 동력학 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 끝페이지 ... 16