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박막 재료의 성질 (백홍구 교수님 연구실 분반 ) 디스플레이 반도체 박막의 평가 (실험 내용) 1. 접촉각 측정 접촉각 이란 액체가 고체 표면 위에서 열역학적으로 평형을 이룰 때 이루는 각을 말 한다. 수 단위의 단일층 변화에도 민감한 표면 분석 기술이다. -낮은 접촉각: 높은 젖음성( 친수성, hydophillic) 과 높은 표면 에너지를 나타낸다. -높은 접촉각: 낮은 젖음성( 소수성, hydrophobic)과 낮은 표면에너지를 나타낸다. Young’s equation LV cos SV SL θ: 측정을 통해 얻는 접촉각 γL: 이미 알고 있는 액체의 표면 에너지 γS: 측정하고자 하는 시편 표면의 표면 에너지 A. 한 개의 측정용액: Girifalco-Good-Fowkes-Young 모델 B. 두개의 측정용액을 필요로 하는 :Owens-Wendt 모델, Wu-harmonic 모 델 C. 세 개의 측정용액을 필요로 하는: Lewis Acid/Base 표면 에너지의 계산: Owen-Wendt model 가장 손쉽고, 측정값이 정확 DI water & Diiodomethane 두 가지 용 액 사용 Owen-Wendt의 실험식: d d SL S LV 2( S LV ) 1 2 p p 2( S LV ) 1 2 ① Young의 방정식: ② S LV cos SL ①에 ②를 대입하면, d d LV (1 cos ) 2( S LV ) 1 2 p p 2( S LV ) 1 2 d 는 고체와 액체사이의 쌍극자-쌍극자, 쌍극자-유도쌍극자, 수소결합 등의 분산(비극성 p 는 극성 성분과 관계 Van der waals 힘와 표면 에너지 γSd: dispersion term of surface energy γSp: polar term of surface energy γS = γSd + γSp Van der waals힘의 예: Gecko 표면 에너지는 원자 혹은 분자사이의 상호작용에 의해 생기므로 극성 힘의 성분과 무극성 힘의 성분을 모두 고려하기 위해 2개의 에너지 항을 사용 극성 분자 사이의 Keesom interaction 무극성 분자 사이의 London dispersion force 표면 에너지 계산의 예 L (1 cos ) 2( S L ) d d 1 2 2( S L ) p p 1 2 시편 표면에 물을 떨어뜨렸을 때 접촉각이 30°이고 Diiodomethane을 떨어뜨렸을 때 접촉각이 60°였다면 물의 γLp = 50.3 dynes/cm, γLd = 22.85dynes/cm 136.499 = 2(22.85γSd)½ + 2(50.3γSp)½ Diiodomethane의 γLp = 2.3 dynes/cm, γLd = 48.5 dynes/cm 76.2 = 2(48.5γSd)½ + 2(2.3γSp)½ 연립가능! 박막의 평가 (실험 내용) 2. 유전상수 측정 유전상수는 전기 용량의 측정으로 쉽게 구할 수 있는데 전기 용량은 전극의 면적에 비례하고 전극간의 거리에 반비례하게 나타난다. 전극 사이에 유전체 삽입 얼마나 많은 양의 Charge를 충전/방전 할 수 있 는지 나타내는 용량 -반도체 2. 유전상수 측정 유전상수는 전기 용량의 측정으로 쉽게 구할 수 있는데 전기 용량은 전극의 면적에 비례하고 전극간의 거리에 반비례하게 나타난다. 진공상태일때 C 0 0 A d 여기서 , 진공 의 유전률 (8.854 x 10^(-12 faraday/meter) 유전체 삽입 A C d 여기서 , 상대 유전률 C 0 C 0 2. 유전상수 측정 유전상수는 전기 용량의 측정으로 쉽게 구할 수 있는데 전기 용량은 전극의 면적에 비례하고 전극간의 거리에 반비례하게 나타난다. 유전체 삽입 B 유전체 A 유전체 C 유전체 B 유전체 A 유전체 1 C total 1 C total 1 CA 1 CA 1 CB 1 CB 1 CC 2. 유전상수 측정 유전상수는 전기 용량의 측정으로 쉽게 구할 수 있는데 전기 용량은 전극의 면적에 비례하고 전극간의 거리에 반비례하게 나타난다. Au SiO2 Si R RLC 회로 L C V