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박막·표면·나노 재료

기판의 표면 에너지를 γs, 막의 표면 에너지를 γf, 막과 기판의 계면 에너지를 γi라고 한다. 섬형(볼머-베버) 성장이 일어나기 쉬운 조건은 무엇인가?

  1. Aγs > γf + γi일 때
  2. Bγs < γf + γi일 때
  3. C표면 에너지의 대소와 관계없이, 성막 속도가 느릴 때
정답과 해설 보기

정답: B. γs < γf + γi일 때

막이 기판을 적시며 퍼지는지는 표면 에너지의 균형으로 정해집니다. 기판 표면을 막으로 덮으면 기판의 표면(γs)이 막의 표면(γf)과 계면(γi)으로 바뀌므로, γs < γf + γi이면 덮지 않는 쪽이 에너지가 낮아 막은 둥글게 뭉쳐 3차원 섬이 됩니다. 이것이 볼머-베버 성장입니다. 반대로 γs > γf + γi이면 막으로 덮는 쪽이 에너지가 낮아지므로 층상으로 성장합니다. 표면 에너지가 작은 산화물이나 유리 기판 위에 표면 에너지가 큰 금속을 성막하면 섬형이 되기 쉬운 것은 이 때문입니다. 성막 속도나 온도는 섬의 밀도나 크기에 영향을 주지만, 성장 양식의 기본은 에너지의 대소 관계로 정해집니다.

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