Flat-surface-assisted physical phenomena occurring in metal thin film
일 시 : 2022년 04월 06일 수요일 16:30
연 사 : 정 세 영 교수 (부산대학교 나노과기대학)
장 소 : 자연과학관 227호 & 온라인 (https://us02web.zoom.us/j/89637390982, 회의 ID: 896 3739 0982)
HOST : 신 상 진 교수님
초 록
필름의 결정성이 기판물질의 격자에 크게 의존하고 전자의 운동은 많은 결정립계(grain boundary)에 의해 스크리닝 되기 때문에 우리가 알고 있던 금속 박막에서의 전자 수송을 포함한 여러 물리적 특성이 진정한 물성인지 한번쯤 다시 생각해 봄직하다. ASE(Atomic Sputter Epitaxy)는 가려진 물리적 특성들을 밝혀내기 위한 첫걸음에 가깝다. 박막을 성장하는 일에서 원자를 하나 하나 기판위에 증착한다는 너무나 당연한 일이지만 모든 박막이 폴리결정으로 자라는 이유는 당연하다고 알고 있던 지식이 현실에서는 지켜지지 않기 때문이다. 박막을 단결정으로 성장한다는 것은 결정립계가 없어야 하는 것과 동시에 결정의 표면도 평탄할 것을 기대하게 한다. 현재까지 보고된 금속 박막의 표면 거칠기의 최고 기록은 1.5 nm 정도라 할 수 있다. 그런 이정도의 거칠기는 약 원자 6층 정도이기 때문에 전자들을 산란시키기에 충분하다. 박막의 표면이 원자 한층 수준이면 전자는 산란되지 않고 반사된다. 이러한 박막을 구현한다면 우리는 많은 새로운 물리적 현상을 볼 수 있다. 이번 세미나에서는 금속 박막의 표면을 원자층 수준으로 조절하여 나타나는 다양한 새로운 물성을 소개한다. 특히, 구리의 산화 문제는 금속에서 나타나는 최대의 난제 중 하나인데 이러한 산화를 단결정 박막성장을 통하여 방지하기도 하고 임의로 조절하여 벡터량처럼 조절하는 제어 메커니즘을 소개하고자 한다. 뿐 만 아니라 단결정구리 박막에 의해 구현되는 빨주노초파남보의 색을 포함하여 회색에서 검정색까지의 무채색 표면에 대한 흥미로운 광학적, 구조적 특성도 소개한다. 뿐 만 아니라 이중의 heteroepitaxial process 임에도 mono-atom stepped flat surface를 보장하는 meta morphic growth의 막강한 장점을 소개한다.
그림. 원자 스퍼터링 에피택시(ASE)에 의해 성장된 단결정 구리 박막(SCCF)의 표면. a, 원자 한층 거칠기로 구현된 구리 박막 표면의 단면 HRTEM 이미지. b-c, 기하학적 위상 분석(GPA)으로 얻은 평면 내 및 평면 외 스트래인 필드 맵. d, (111) 층 간격(d(111) = 0.21 nm)에 대한 면외 방향을 따라 얻은 실험 및 시뮬레이션된 강도 프로파일의 비교. e, 구리 박막의 표면 부분에 대해 동시에 획득한 ADF- 및 ABF-STEM 이미지. 스케일 바: 2nm
참고문헌
1. Layer-controlled single-crystal graphene film with stacking order via Cu-Si alloy formation, VL Nguyen, et al., Se-Young Jeong* and Young Hee Lee*, Nature Nanotech. s41565-020-0743-0 (2020)
2. Color of Copper/Copper oxide, S.J. Kim, et al., and, W.S. Choi*, Se-Young Jeong* and Y. H. Lee*, Adv. Mat. 202007345 (2021)
3. Flat-surface-assisted and self-regulated oxidation resistance of Cu(111) , S.J. Kim, et al., and S. G. Kim*, Y. M. Kim* and Se-Young Jeong*, Nature (2021) in press.
4. Wafer-scale high-quality Ag thin film using a ZnO buffer layer for plasmonic applications, B.-G. Jung , et al., Young Hee Lee*, Seung chul Kim*, Se-Young Jeong*, Applied Surface Science 512 (2020) 145705
5. Wafer-scale single-crystalline AB-stacked bilayer graphene, VL Nguyen, et al., and Se-Young Jeong* and Young Hee Lee*, Advanced Materials, 201601760 (2016)