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ALD는 그림 1과 같이 연속적(sequential)이고 자체제한적(self-limiting)인 증착방법으로 원자수준으로 원자층을 조절할 수 있으며 두께와 표면이 고른(conformal) 우수한 박막을 증착할 수 있다.

가장 기본적으로 ALD 현상을 잘 설명할 수 있는 물질은 Al2O3이다. Al2O3 ALD는 아래 반응과 같이 두 개의 연속적인 반응으로 표현할 수 있다.

(A) AlOH* + Al(CH3)3 □ AlOAl(CH3)2* + CH4
(B) AlCH3* + H2O □ AlOH* + CH4
이 때 *는 표면반응기이다.
Al2O3가 ALD현상으로 증착되는 증거는 아래 그림으로 설명할 수 있다.

그림 2는 Quartz Crystal Microbalance (QCM)이라는 장치로 시간에 따라 두께를 측정하는데, 텅스텐(W)과 Al2O3의 두께가 시간에 따라 비례적으로 증가함을 보여준다. 본 연구실에서 최근 몇 년간 새롭게 발명하고 개발한 Molecular Layer Deposition (이하 MLD)라는 증착방식은 그림 3과 같이 증착이 되며 이는 주로 단분자 유기층이나 polyamide와 같은 고분자막을 형성하고자 할 때 유용하게 쓰일 수 있다.

이 외에도 본 연구실에서는 리튬이온배터리의 양극 및 음극활성물질위에 Al2O3를 ALD로 몇 층을 형성시켜 배터리의 수명을 연장하게하는 연구와 넓은 면적(6 내지 8 인치 실리콘 웨이퍼)에 Al2O3를 ALD로 100 nm의 두께로 고르게 증착하는 방법, 상압에서 ALD로 나노막을 증착하는 장비를 고안하는 등 세계적으로 ALD에 관련된 많은 연구를 선도하고 있다.

1. 박사후 연구원
Layton Baker, Byunghoon Yoon, Shiuh-Hui Jen, Ming Xie, Jun Yin, Andrew Cavanagh
2. 대학원생
Aziz Abdulagatov, Jacob Bertrand, Virginia Anderson, Robert Hall, Younghee Lee, Daniel Higgs, Matthias, Young, Jon Travis, James Young
3. 학부생
Jackson Sutherland, Elias Euler, David Wynne

▶ 연구비 지원

- Professor Steven George Laboratory
  University of Colorado
  Department of Chemistry
  215 UCB
  Boulder, Colorado 80309 U.S.A.
- homepage : http://chem.colorado.edu/georgegroup/

- mail : steven.george@colorado.edu