고출력 저에너지 이온빔을 이용한 InP(100) 표면의 나노 패턴형성

Abstract

저에너지(180225 eV), 고 이온선속(1015/cm2/s)의 이온빔을 InP(100) 단결정 위에 조사하여 증착할 때 표면에 형성되는 나노 구조의 변화를 조사하여 이온빔 유도 자기 조작화 (self-organization induced by ion beam) 가능성을 조사하였다. 이온원으로는 대면적 처리가 가능한 정전형 폐쇄 전자-홀 표류 추력기(closed electron Hall drift thruster)를 사용하였다. 입사각 (), 이온선속(J), 이온선량(), 기판 회전 등을 조절하여 나노 물결, 이방적 나노 구조, 원뿔형 나노 구조등의 형성을 원자 척력간 현미경을 이용하여 측정하였다. 나노 물결의 경우 파장 ()은 약 40 nm 정도로 기존에 보고된 값들에 비하여 작다. 파장과 이온선속은 J-1/2 의 관계를 보이고 BH 모델과 잘 일치한다. 표면의 거칠기의 제곱 평균값은 각도 증가에 따라 증가하나 임계 각도 이상에서는 증착 수율의 감소로 급격히 감소하고, 증착 시간에 따라 지수적으로 증가한다. 기판 회전을 통하여 95260 nm 정도 크기의 나노점 형성을 관측할 수 있다.