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지식나눔

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Boron과 Carbon이 Mismatch가 있어서 그런지

2009-01-20 org.kosen.entty.User@610f2097 임영진(notice)
  • 4
저희가 Carbon 섬유 위에 Boron (RF sputtering)과 Mg (Evaporation) 으로 MgB2를 증착시키는 실험을 하는데, TEM 이미지를 보니 Carbon 층 위에 MgO층이 생성되고 그 위에 MgB2 층이 형성되는데, 제 생각인데 Boron과 Carbon이 Mismatch로 인해 증착되지 않고 Mg만 증착되어 Chamber 내의 미량의 산소와 마그네슘이 결합한 뒤, 그 이후에 MgO층에 Boron이 증착되어 MgB2가 형성되는 것 같습니다. Mismatch가 아니라면 비정질이 다결정 위에 증착되기가 어려운 건지 제가 확실히 몰라서 이렇게 글을 올립니다. 증착에 대해 자세히 아시는 분들 부탁드립니다.
  • mismatch
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답변 4
  • 답변

    안길홍님의 답변

    2009-01-20
    • 0
    Carbon섬유는 미세한 섬유조직내에 산소를 흡착하고 있습니다. 따라서 산화>환원반응 으로 잘 일어나므로, 먼저 Mg가 산소와 결합하여 MgO와 같은 산화물이 얇게 형성되고, 그위에 환원분위기에 의하여 MgB2가 형성되었습니다. 섬유이기 때문에 어쩔수 없는 화학반응 현상의 결과 입니다.
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    Carbon섬유는 미세한 섬유조직내에 산소를 흡착하고 있습니다. 따라서 산화>환원반응 으로 잘 일어나므로, 먼저 Mg가 산소와 결합하여 MgO와 같은 산화물이 얇게 형성되고, 그위에 환원분위기에 의하여 MgB2가 형성되었습니다. 섬유이기 때문에 어쩔수 없는 화학반응 현상의 결과 입니다.
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  • 답변

    임영진님의 답변

    2009-01-20
    • 0
    >저희가 Carbon 섬유 위에 Boron (RF sputtering)과 Mg (Evaporation) 으로 MgB2를 증착시키는 실험을 하는데, TEM 이미지를 보니 Carbon 층 위에 MgO층이 생성되고 그 위에 MgB2 층이 형성되는데, 제 생각인데 Boron과 Carbon이 Mismatch로 인해 증착되지 않고 Mg만 증착되어 Chamber 내의 미량의 산소와 마그네슘이 결합한 뒤, 그 이후에 MgO층에 Boron이 증착되어 MgB2가 형성되는 것 같습니다. Mismatch가 아니라면 비정질이 다결정 위에 증착되기가 어려운 건지 제가 확실히 몰라서 이렇게 글을 올립니다. >증착에 대해 자세히 아시는 분들 부탁드립니다. c-Al2O3나 r-Al2O3에서도 동일한 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있는데요. 그건 어떻게 생각해야 할까요? 그리고 Carbon 섬유를 세척하고, 고진공을 몇번이나 뽑으면서 Ar 분위기로 만드는 데도 섬유안에 들어 있을까요?
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    >저희가 Carbon 섬유 위에 Boron (RF sputtering)과 Mg (Evaporation) 으로 MgB2를 증착시키는 실험을 하는데, TEM 이미지를 보니 Carbon 층 위에 MgO층이 생성되고 그 위에 MgB2 층이 형성되는데, 제 생각인데 Boron과 Carbon이 Mismatch로 인해 증착되지 않고 Mg만 증착되어 Chamber 내의 미량의 산소와 마그네슘이 결합한 뒤, 그 이후에 MgO층에 Boron이 증착되어 MgB2가 형성되는 것 같습니다. Mismatch가 아니라면 비정질이 다결정 위에 증착되기가 어려운 건지 제가 확실히 몰라서 이렇게 글을 올립니다. >증착에 대해 자세히 아시는 분들 부탁드립니다. c-Al2O3나 r-Al2O3에서도 동일한 반응이 일어나는 것을 확인할 수 있는데요. 그건 어떻게 생각해야 할까요? 그리고 Carbon 섬유를 세척하고, 고진공을 몇번이나 뽑으면서 Ar 분위기로 만드는 데도 섬유안에 들어 있을까요?
    안길홍(ah5506) 2009-01-20

    Al2O3도 동일하게 분자 구조상 Al2O3의 O가 먼저 반응하게 되며, 섬유를 아무리 고진공으로 하여 O를 제거한다고 하더라도 흡착되어 있는 O의 제거는 거의 불가능하다고 보시는 것이 좋습니다.

    안길홍(ah5506) 2009-01-20

    Al2O3의 분자 구조를 보면 Al이 중심이 되어 O가 주위를 감싸고 있기 때문에 반응성은 O가
    우선적으로 일어나게 됩니다.

    신동익(tongik) 2009-01-20

    제가보기에도 mismatch보다는 산소불순물의 영향이 크다고 생각됩니다.
    또한 c-Al2O3의 경우는 산소 top 기판이기 때문에 더욱더 MgO의 증착확율이 높습니다.
    아무리 고진공을 뽑으셔도 재료내에 함유된 산소는 제거가 힘들꺼라 생각합니다.
    혹시 MgB2증착시킬때 초기증착후 ion implant로 산화막층의 제거후 재증착방법은 어떠신지요?

  • 답변

    임영진님의 답변

    2009-01-20
    • 0
    그럼 말씀하신 대로 Carbon에 산소가 있다는 건데. 제가 TEM에서 EDS를 찍은 결과 산소가 추출이 안되었거든요. 그래서 제가 더욱 의문을 가지는 것이고. 사파이어 기판이 증착물에 대해 오염이 된다는 말씀 인것 같은데요? 기판의 영향을 받아라고 사파이어 기판을 사용하는 건데. 제가 지식이 부족하여 이해가 안되네요.
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    그럼 말씀하신 대로 Carbon에 산소가 있다는 건데. 제가 TEM에서 EDS를 찍은 결과 산소가 추출이 안되었거든요. 그래서 제가 더욱 의문을 가지는 것이고. 사파이어 기판이 증착물에 대해 오염이 된다는 말씀 인것 같은데요? 기판의 영향을 받아라고 사파이어 기판을 사용하는 건데. 제가 지식이 부족하여 이해가 안되네요.
    신동익(tongik) 2009-01-20

    미량의 산소는 EDS 분석으로 검출하기 힘들고. 사파이어기판의 경우는 기판의 top(즉표면 제일윗쪽층이 산소층입니다.즉 c-사파이어는 O-Al-O-Al이런식으로 표면부터 적층되어있다는 애기입니다. 그럼 B과 Mag을 층착하였을때 B과 Mg의 결합에너지가 작은쪽부터 결합을 하게되는데 아무래도 산소쪽이 Mg과 결합에너지가 작어서 먼저 결합하지 않을까 생각됩니다.

    신동익(tongik) 2009-01-20

    제일 좋은것은 in-situ로 하시는방법이 제일좋지 않을까 생각됩니다. carbon fiber제작후 바로 MgB2를 증착하는것이지요.그럼 아무래도 산소나 불순물의 영향이 최소한으로 할수있습니다.

    임영진(notice) 2009-01-20

    HPCVD로 해서도 동일한 특성이 나와서요.. 그리고 HPCVD로 C-Al2O3에 증착을 하면 MgO층이 발견되지 않았습니다.

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    이상후님의 답변

    2010-01-30
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    >저희가 Carbon 섬유 위에 Boron (RF sputtering)과 Mg (Evaporation) 으로 MgB2를 증착시키는 실험을 하는데, TEM 이미지를 보니 Carbon 층 위에 MgO층이 생성되고 그 위에 MgB2 층이 형성되는데, 제 생각인데 Boron과 Carbon이 Mismatch로 인해 증착되지 않고 Mg만 증착되어 Chamber 내의 미량의 산소와 마그네슘이 결합한 뒤, 그 이후에 MgO층에 Boron이 증착되어 MgB2가 형성되는 것 같습니다. Mismatch가 아니라면 비정질이 다결정 위에 증착되기가 어려운 건지 제가 확실히 몰라서 이렇게 글을 올립니다. >증착에 대해 자세히 아시는 분들 부탁드립니다. Mg가 evaporation시니 준비과정상에서 MgO로 산화가 되어서 그런게 아닌가 싶습니다.
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    >저희가 Carbon 섬유 위에 Boron (RF sputtering)과 Mg (Evaporation) 으로 MgB2를 증착시키는 실험을 하는데, TEM 이미지를 보니 Carbon 층 위에 MgO층이 생성되고 그 위에 MgB2 층이 형성되는데, 제 생각인데 Boron과 Carbon이 Mismatch로 인해 증착되지 않고 Mg만 증착되어 Chamber 내의 미량의 산소와 마그네슘이 결합한 뒤, 그 이후에 MgO층에 Boron이 증착되어 MgB2가 형성되는 것 같습니다. Mismatch가 아니라면 비정질이 다결정 위에 증착되기가 어려운 건지 제가 확실히 몰라서 이렇게 글을 올립니다. >증착에 대해 자세히 아시는 분들 부탁드립니다. Mg가 evaporation시니 준비과정상에서 MgO로 산화가 되어서 그런게 아닌가 싶습니다.
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