본문내용
1. 진공과 박막
1.1. 진공의 개념
1.1.1. 진공의 정의
진공(Vacuum)은 물질이 전혀 존재하지 않는 공간을 의미한다. 하지만 실제로 완벽한 진공을 만드는 것은 매우 어려운 일이기 때문에, 일반적으로 1/1000(10^{-3})㎜Hg 정도 이하의 낮은 압력을 가진 상태를 진공이라고 정의한다. 즉, 진공은 용기 내에 남아있는 기체의 압력이 매우 낮은 상태를 말한다. 진공전구의 경우 진공도는 10^{-2}∼ 10^{-5}㎜Hg, 수신용 진공관은 10^{-4}∼ 10^{-6}㎜Hg, TV 브라운관은 10^{-6}㎜Hg 정도의 진공도를 갖는다. 현재 인공적으로 도달할 수 있는 최고진공도는 10^{-12}㎜Hg 정도이지만, 이 경우에도 1㎤당 약 3만 5천개의 기체분자가 남아있다.
1.1.2. 진공의 측정
진공의 측정은 일반적으로 진공 용기 속에 남아 있는 기체의 압력으로 표현된다. 진공의 정도를 측정하는 방법에는 압력을 직접 측정하는 경우와 기체가 가진 다른 물리적 특성을 이용하여 간접적으로 측정하는 방법이 있다. 간접 측정 방법이 더 민감도가 좋기 때문에 대부분의 진공 게이지는 기체의 열 또는 전기적 특성을 이용하고 있다. 이러한 물리량은 나중에 보정 과정을 거쳐 압력으로 변환된다. 그러나 이러한 물리적 특성이 기체마다 다르기 때문에 대부분의 경우 질소에 대한 압력으로 눈금이 보정되어 있다. 따라서 종류가 다른 기체를 사용하거나 혼합된 기체를 사용할 때는 따로 보정값을 찾아 그 기체의 압력으로 변환해야 올바른 기압을 측정할 수 있다. 이처럼 진공의 측정은 기체 종류와 조성에 따른 보정이 필요한 복잡한 과정이라고 할 수 있다.
1.2. 박막의 특징
1.2.1. 박막의 정의
박막은 기계가공으로는 실현 불가능한 두께 μm 이하의 엷은 막을 의미한다. 일반적으로 수면의 기름막, 비누방울의 아롱진 막, 금속 표면의 녹, 함석·생철의 아연막·주석막 등이 이에 속하지만, 이 밖에 여러 가지 금속이나 반도체 또는 절연물 등을 재료로 삼아 금속박막 ·반도체박막 ·절연박막 ·화합물 반도체박막 ·자성(磁性)박막 ·유전체(誘電體)박막 ·집적회로 ·초전도(超電導)박막 등이 제작된다. 이러한 박막상태가 되면 물질의 물리적 ·화학적 성질이 크게 변화한다. 예를 들면, 불에 타지 않는 금속도 박(箔)으로 만들면 타는 경우가 있다. 일반적으로 점성이 커지고 표면 장력이 작아지며, 빛의 간섭에 의해 착색현상이 일어난다. 이러한 특성은 각종 이화학 원리의 실험이나 이화학기계 제작에 활용되고 있다.
1.2.2. 박막의 형성방법
박막은 화학적 기상 증착법(CVD), 진공 증착법, 이온 플레이팅, 스퍼터링 등의 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
화학적 기상 증착법(CVD)은 기판에 증착하고자 하는 물질을 고체상태가 아닌 기체...