New Physics: Sae Mulli (새물리)

Korean Physical Society (한국물리학회)
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Dependences of the Optical and the Electrical Properties of 50 nm Thick Copper Films Deposited by Using an Electron Beam Evaporator on the Evaporator's Vacuum Conditions

전자 빔 증착기의 증착 조건에 따른 50 nm 두께 구리 박막의 전기적 특성 및 광학적 특성

  • Received : 2018.04.12
  • Accepted : 2018.06.14
  • Published : 2018.07.31
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Abstract

Techniques to make metal films thinner and better remain an unexplored area of research that still has important technical problems. In particular, the fabrication of metal films is widely encountered in the field of nano-optics, and various surface plasmon phenomena, including light focusing, have been observed more in metal films with better conductivities. Here, we investigated how the qualities of the metal thin films were changed by varying the deposition conditions in an electron beam evaporator. We analyzed the metal films by using electrical and optical methods. In fact, the pumping time of the vacuum chamber had a greater effect on the quality of the metal film than the difference in the lowest vacuum pressure. For the production of a metal film with a conductivity as good as that for the bulk, an electron beam evaporator having a loading chamber in addition to a main chamber in which the vacuum pressure is always kept to a minimum value as low as $10^{-10}torr$ is required.

박막의 제작은 다양한 연구 및 산업에서, 예를 들면, 반도체 기술 뿐 아니라 생명 공학적 기술에서 많은 응용이 되고 있다. 박막을 더 얇게, 그러면서 품질이 우수하게 만드는 기술은 아직도 중요한 기술적인 문제들이 남아 있는 미지의 연구 분야이다. 특히 금속 박막을 만드는 기술은 나노 광학의 영역에서 많이 사용되며, 얇고 전도도가 크고 (비저항이 작고) 흡수율이 큰 (투과율이 작은) 금속 박막에서 광 집속 현상 및 다양한 표면 플라즈몬 현상이 보다 더 잘 관찰된다는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 나노 구조물 제작 등 다양한 분야에서 자주 사용되는 금속 박막의 증착 조건을 변화시켰을 때 금속 박막의 품질이 어떻게 달라지는지 전기적, 광학적 분석을 통해 알아보았다. 실제로, 진공도의 차이보다는 펌핑 시간이 박막의 품질에 영향을 크게 미쳤음을 알 수 있었다. 더 좋은 품질의 금속 박막 샘플을 제작하기 위해서는 항상 $10^{-10}torr$의 진공이 잡혀있는 메인 챔버 외에 추가로 시료를 위한 보조 챔버가 있는 전자 빔 증착기를 이용해야 한다.

Keywords

Acknowledgement

Supported by : 한국연구재단

References

  1. B. A. Movchan and A. V. Demchishin, Fiz. Met. Metalloved. 28, 653 (1969).
  2. C. R. M. Grovenor, H. T. G. Hentzell and D. A. Smith, Acta Metall. 32, 773 (1984). https://doi.org/10.1016/0001-6160(84)90150-0
  3. J. A. Thornton, J. Vac. Sci. Technol. A 4, 3059 (1986). https://doi.org/10.1116/1.573628
  4. I. Petrov, P. B. Barna, L. Hultman and J. E. Greene, J. Vac. Sci. Technol. A 21, S117 (2003). https://doi.org/10.1116/1.1601610
  5. C. Delacour, S. Blaize, P. Grosse, J. M. Fedeli and A. l. Bruyant et al., Nano Lett. 10, 2922 (2010). https://doi.org/10.1021/nl101065q
  6. S. Yokogawa, S. P. Burgos and H. A. Atwater, Nano Lett. 12, 4349 (2012). https://doi.org/10.1021/nl302110z
  7. M. W. Knight, N. S. King, L. F. Liu, H. O. Everitt and P. Nordlander et al., ACS Nano 8, 834 (2014). https://doi.org/10.1021/nn405495q
  8. K. M. McPeak, S. V. Jayanti, S. J. P. Kress, S. Meyer and S. Iotti et al., ACS Photonics 2, 326 (2015). https://doi.org/10.1021/ph5004237
  9. D. M. Hoffman, Handbook of Vacuum Science and Technology (Academic Press, San Diego, 1998), Chap. 3.3, p. 335.
  10. D. C. Giancoli, Physics, 7th ed. (Pearson, Seoul, 2014), Chap. 18.
  11. H.-J. Hagemann, W. Gudat and C. Kunz, J. Opt. Soc. Am. 65, 742 (1975). https://doi.org/10.1364/JOSA.65.000742
  12. E. Hecht, Optics, 5th ed. (Pearson, Seoul, 2017), Chap. 9, pp. 433-441.
  13. Refrective index, https://refractiveindex.info (accessed May. 11, 2018)
  14. W.-F. Sun, X.-K. Wang and Y. Zhang, Chinese Phys. Lett. 26, 114210 (2009).
  15. R. Rahman, D. K. Mccarty and M. Prasad, J. Geophys. Res. Solid Earth 120, 6219 (2015). https://doi.org/10.1002/2015JB011956
  16. C. V. Thompson, Annu. Rev. Mater. Res. 42, 399 (2012). https://doi.org/10.1146/annurev-matsci-070511-155048