KR100345323B1 - 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체 - Google Patents

나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체 Download PDF

Info

Publication number
KR100345323B1
KR100345323B1 KR1020000021639A KR20000021639A KR100345323B1 KR 100345323 B1 KR100345323 B1 KR 100345323B1 KR 1020000021639 A KR1020000021639 A KR 1020000021639A KR 20000021639 A KR20000021639 A KR 20000021639A KR 100345323 B1 KR100345323 B1 KR 100345323B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
composite
transition metal
magnetic particles
matrix
base
Prior art date
Application number
KR1020000021639A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20010097506A (ko
Inventor
박찬언
강진호
Original Assignee
학교법인 포항공과대학교
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 학교법인 포항공과대학교 filed Critical 학교법인 포항공과대학교
Priority to KR1020000021639A priority Critical patent/KR100345323B1/ko
Priority to US09/839,594 priority patent/US6849926B2/en
Publication of KR20010097506A publication Critical patent/KR20010097506A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100345323B1 publication Critical patent/KR100345323B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G02F1/0036—Magneto-optical materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/0036—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties showing low dimensional magnetism, i.e. spin rearrangements due to a restriction of dimensions, e.g. showing giant magnetoresistivity
    • H01F1/0045—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use
    • H01F1/0063—Zero dimensional, e.g. nanoparticles, soft nanoparticles for medical/biological use in a non-magnetic matrix, e.g. granular solids
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

나노 자성 물질 입자를 포함하는 복합체를 개시한다. 유전체 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체를 제공할 수 있다. 이때, 기지는 실리카(silica), 알루미나(alumina) 또는 수소실세스퀴옥산(hydro silsesquioxane) 등과 같은 무기 물질로 이루어지거나 폴리이미드(polyimide), 에폭시(epoxy), PMMA(poly methyl methacrylate) 또는 메틸실세스퀴옥산(methyl silsesquioxane) 등과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 나노 자성체 입자는 γ-Fe2O3, CrO2, EuO, Co 또는 Ni로 이루어질 수 있다.

Description

나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체{Composite body comprising nano magnetic material particles}
본 발명은 반도체 소자(semiconductor device) 또는 디스플레이 소자(display device)에 채용되는 복합체에 관한 것으로, 특히, 나노 자성체 입자(nano magnetic material particle)들을 포함하여 초저유전율의 전자기적 특성을 가지는 복합체에 관한 것이다.
전자기적인 소자, 예를 들어, 반도체 소자 또는 디스플레이(display device) 소자들의 집적도가 증가됨에 따라, 이들 소자에 보다 낮은 유전율을 가지는 유전체를 채용하는 것이 요구되고 있다.
보다 상세하게 설명하면, 반도체 소자 또는 디스플레이 소자의 성능을 향상 또는 집적도 향상을 위해서 배선의 선폭이 급속도로 줄어드는 추세이다. 배선의 선폭 감소는 배선 간의 RC 지연을 초래할 가능성을 증가시키고 있어, 이를 해소하기 위해서 절연막으로 이용되는 유전체의 유전율을 낮추는 것이 요구되고 있다. 이러한 RC 지연은 반도체 소자의 연산 처리 속도를 저하시키는 요인으로 작용하여 반도체 소자의 고속 동작을 저해하는 요인으로 인식되고 있다.
이러한 절연막을 낮은 유전율의 유전체로 형성하는 방법으로는, 주로 공기(유전율이 대략 1) 구멍들을 많이 함유하도록 해면체 구조의 다공성 유전체를 형성하는 방법이 주로 시도되고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의한 다공성 유전체 소재는 낮은 기계적 물성, 높은 표면 에너지에 의한 높은 흡습율 그리고 낮은 전기적 강도가 문제점으로 제기되고 있다.
실제, 반도체 소자 제조 공정에서는 대략 4 정도의 유전율을 가지는 실리콘 산화물(SiO2)가 절연막으로 적용되고 있다. 그러나, 반도체 소자의 집적도가 보다 증가함에 따라, 보다 더 낮은 유전율을 나타낼 수 있는 새로운 초저유전체를 개발하는 것이 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자 또는 디스플레이 소자에 채용될 수 있는 보다 낮은 유전율을 가지는 새로운 복합체를 제공하는 데 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 자성 입자들을 포함하는 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예들에 의한 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
100; 기지, 200; 나노 자성체 입자.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 유전체 기지, 및 상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체를 제공할 수 있다.
상기 기지는 실리카, 알루미나 또는 수소실세스퀴옥산 등과 같은 무기 물질로 이루어지거나 폴리이미드, 에폭시, PMMA 또는 메틸실세스퀴옥산 등과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 상기 나노 자성체 입자는 전이 금속, 전이 금속 산화물, 전이 금속 화합물 또는 전이 금속이 포함된 유기 화합물로 이루어질 수 있다. 상기 나노 자성체 입자는 γ-Fe2O3, CrO2, EuO, Co 또는 Ni로 이루어질 수 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은, 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들이 내부에 분포된 유동성의 유전체 기지를 도입한다. 상기 기지에 일 방향의 외부 자장을 인가하여 상기 나노 자성체 입자들을 일정 방향으로 형태상 배열시키며 상기 기지를 경화시킨다.
상기 기지는 실리카, 알루미나 또는 수소실세스퀴옥산 등과 같은 무기 물질로 형성되거나 폴리이미드, 에폭시, PMMA 또는 메틸실세스퀴옥산 등과 같은 유기 물질로 형성될 수 있다. 상기 기지를 경화시키는 단계는 상기 기지를 어닐링하여 디개싱하거나 경화 반응을 유도하는 단계를 포함한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은, 반도체 기판과, 유전체 기지, 및 상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막을 포함하는 반도체 소자를 제공한다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 관점은, 투명한 유전체 기지, 및 상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체로 형성된 광학 렌즈를 포함하는 광학 소자를 제공한다.
본 발명에 따르면, 외부 전기장에 의한 내부 전기장을 교란시킬 수 있어 기지 보다 낮은 유전율을 나타내는 복합체를 제공할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.
본 발명의 실시예들은 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자를 기지 내에 일정한 방향으로 형태상 배열한 새로운 복합체를 제시한다. 이러한 복합체는 기지만으로 이루진 경우에 비해 낮은 유전율을 나타낼 수 있다. 복합체는 내부에 배열된 나노 자성체 입자들에 의한 내부 유도 전기장에 의해서 전기장 교란을 일으킬 수 있다. 이러한 전기장 교란 현상은, 복합체 전체의 유전율을, 기지만으로 이루어진 경우의 유전율에 비해 낮아지도록 유도하는 효과를 발생시킬 수 있다. 보다 상세하게는 도면을 참조하여 기재되는 구체적인 실시예들에 의해서 설명된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 의한 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
구체적으로, 본 발명의 제1실시예에 의한 복합체는 유전체 기지(100), 및 상기 유전체 기지(100) 내에 분포된 나노 자성체 입자(200)들을 포함하여 이루어진다. 나노 자성체 입자(200)들은 비대칭 형상, 예컨대, 판형, 또는 사면체 형태의 구조적 형태를 가진다. 이러한 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자(200)들은 일정 방향으로 형태상 배열된다. 즉, 일정 방향으로 판형 또는 사면체 형태의 나노 자성체 입자(200)들이 동일한 형태로 반복되게 배열된다.
유전체 기지(100)는 실리카(silica), 알루미나(alumina) 또는 수소실세스퀴옥산(hydro silsesquioxane) 등과 같은 무기 물질로 이루어지거나 폴리이미드(polyimide), 에폭시(epoxy), PMMA(poly methyl methacrylate) 또는 메틸실세스퀴옥산(methyl silsesquioxane) 등의 한 유기 물질로 이루어진다.
나노 자성체 입자(200)는 코발트(Co) 또는 니켈(Ni) 등의 전이 금속 물질을 포함하여 이루어지거나, γ페라이트(γ-Fe2O3), 크롬 산화물(CrO2) 또는 유로피움 산화물(EuO) 등과 같은 전이 금속 산화물 또는 이러한 전이 금속의 화합물 또는 전이 금속이 포함된 유기 화합물로 초상자성(superparamagnetism)을 가지는 물질로 이루어진다. 이러한 나노 자성체 입자(200)는 수십 나노 미터 미만의 크기를 가져, 결정 이방성의 자성 특성을 나타내지는 않으나 상기한 바와 같이 판형 또는 사면체형태의 형태 이방성에 따른 형태 이방성의 자성 특성을 나타낸다.
따라서, 상기한 바와 같이 나노 자성체 입자(200)들이 일정 방향으로 형태상 배열되면, 외부에서 자기장 또는 전기장이 가해질 때 일정 방향으로 자기 특성 또는 전기적 특성을 나타내게 된다. 즉, 상기한 나노 자성체 입자(200)들을 일정 방향으로 배열된 복합체는 이방성의 전자기적 특성을 나타낼 수 있다.
이와 같은 본 발명의 제1실시예에 의한 복합체는 다음의 도 2 및 도 3을 참조하여 설명되는 본 발명의 제2실시예에 의한 복합체 제조 방법에 의해서 제조될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 나노 자성 입자들을 포함하는 복합체를 제조하는 방법을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 2는 나노 자성체 입자(200)들이 분포된 유동성의 유전체 기지(100)를 도입하는 단계를 개략적으로 나타낸다.
구체적으로, 나노 자성체 입자(200)들이 내부에 분포된 유전체 기지(100)를 도입한다. 나노 자성체 입자(200)들을 유동성을 가지는 유전체 기지(100) 내에 분포시킨다. 이때, 유전체 기지(100)는 실리카, 알루미나 또는 수소실세스퀴옥산 등과 같은 무기 물질을 포함하는 유동성 매질로 이루어질 수 있다. 즉, 실리카, 알루미나 또는 수소실세스퀴옥산 등을 포함하는 용액을 일정한 기판(도시되지 않음)에 도포하여 상기한 유전체 기지(100)로 사용할 수 있다. 또는, 상기한 유전체 기지(100)는 폴리이미드, 에폭시, PMMA 또는 메틸실세스퀴옥산 등의 한 유기 물질을 포함하는 유동성 매질로 이루어진다.
나노 자성체 입자(200)는 Co, Ni, γ-Fe2O3, CrO2, EuO 등과 같은 전이 금속, 전이 금속 산화물 또는 이러한 전이 금속의 화합물 또는 전이 금속이 포함된 유기 화합물로 이루어진다. 이러한 나노 자성체 입자(200)는 초상자성을 가지는 물질로 수십 나노미터 미만의 크기를 가진다. 또한 이러한 나노 자성체 입자(200)는 판형 또는 사면체 형태의 형상을 가져 형태 이방성의 자성 특성을 나타낼 수 있다.
상기한 바와 같이 기지(100)가 유동성을 나타내므로, 이러한 나노 자성체 입자(200)는 기지(100) 내에 무방향성으로 자유롭게 분포된다.
도 3은 기지(100)에 일 방향의 외부 자장(B)을 인가하며 기지(100)를 경화시키는 단계를 개략적으로 나타낸다.
구체적으로, 나노 자성체 입자(200)들이 분포된 기지(100)에 일 방향의 외부 자장(B)을 인가하며 상기 기지(100)를 경화한다. 상세하게 설명하면, 상기 기지(100)에 대해서 영구 자석 또는 전자석을 쌍으로 설치하여, 어느 일 방향의 자속을 가지도록 외부 자장(B)을 형성한다. 이와 같이 일 방향으로 설정되는 자속의 외부 자장(B) 내에 상기 기지(100)를 도입한다.
이런 외부 자장(B)에 의해서 나노 자성체 입자(200)는 일정 방향으로 자화된다. 나노 자성체 입자(200)는 초상자성을 가지므로, 외부 자장(B)에 의해서 자화를 일으키게 된다. 나노 자성체 입자(200)는 형상에 따라 이방성의 자화를 나타낸다. 따라서, 외부 자장(B)에 의해서 나노 자성체 입자(200)들에 발생되는 자화의 방향은 나노 자성체 입자(200)의 형태에 따라서 대등해지게 된다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 판형의 나노 자성체 입자(200)의 경우 길이 방향으로 자화될 수있다.
이와 같이 외부 자장(B)에 의해서 나노 자성체 입자(200)들이 나노 자성체 입자(200)의 형태상의 일정 방향으로 자화되면, 자화되어 자성을 띠게 되는 나노 자성체 입자(200)들은 계속하여 인가되는 외부 자장(B)과 상호 작용하게 된다. 이러한 상호 작용에 의한 힘에 의해서 자화된 나노 자성체 입자(200)들은 외부 자장(B)의 자속 방향으로 배열되게 된다. 상기한 바와 같이 나노 자성체 입자(200)들의 자화는 형태 이방성을 가지므로, 나노 자성체 입자(200)들이 회전하거나 하여 상기한 외부 자장(B) 방향에 대해서 형태상 배열된다.
나노 자성체 입자(200)들이 외부 자장(B)에 의해서 형태상 일정한 방향으로 배열되면, 기지(100)를 경화시켜 배열된 나노 자성체 입자(200)들이 이러한 배열 상태를 유지하도록 유도한다. 나노 자성체 입자(200)들은 초상자성을 가지므로, 외부 자장(B)이 제거되면 자화가 소멸되게 되므로, 외부 자장(B)이 인가된 상태에서 기지(100)의 경화가 이루어지는 것이 바람직하다.
기지(100)는 상술한 바와 같이 실리카, 알루미나 또는 수소실세스퀴옥산 등의 무기 물질을 포함하는 유동성 매질이므로, 이를 경화하기 위해서는 상기한 기지(100)를 어닐링(annealing)하는 단계를 통해서 기지(100)의 경화를 유도할 수 있다. 이러한 기지(100)의 경화는 SOG(Spin On Glass) 물질의 경화와 마찬가지 방법, 즉, 디개싱(degasing)을 포함하는 어닐링으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 기지(100)가 폴리이미드, 에폭시, PMMA 또는 메틸실세스퀴옥산 등의 유기 물질을 포함하는 유동성 매질일 경우, 어닐링을 통해서 폴리이미드, 에폭시의 경화 반응을 유도할 수 있다. 이러한 물질은 열경화성 고분자이므로 상기한 어닐링을 통해서 경화된다. 또한, PMMA는 열가소성 고분자이므로 녹는점 이상 온도를 올려서 자성체 입자(200)들을 배열한 후 당시 냉각시키면 경화가 된다. 상기한 메틸실세스퀴옥산을 포함하는 유동성 매질로 기지(100)가 이루어질 경우, SOG 물질의 경화와 같은 방법으로 경화가 이루어질 수 있다.
이와 같은 경화 단계에 의해서 기지(100)가 경화되면, 나노 자성체 입자(200)들은 기지(100) 내에 실질적으로 형태상 일정 방향으로 배열 분포된 상태로 유지된다.
상술한 바와 같이 형성되어 기지(100) 내에 나노 자성체 입자(200)들이 형태상 일정 방향으로 배열된 복합체는 다음의 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하는 바와 같은 전자기적 효과를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 복합체에 변위 전기장(E)을 인가할 때 내부에 유도 자기장(B')이 발생하는 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
구체적으로, 상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의한 복합체에 변위 전기장(E)을 인가할 때, 인가되는 변위 전기장(E)에 수직한 방향으로 유도 자기장(B)이 발생하게 된다. 이는 맥스웰(Maxwell)의 제4방정식에 따라 설명된다. 여기서, B는 자기장, l은 거리, μ0은 투자율 상수(permitivity constant) ε0은 투과율 상수(permeability constant)이고, ΦE는 전기장에 대한 선속, t는 시간 및 i는 전류를 의미한다.
즉, 복합체 외부에서 일정 방향으로 변위 전기장(E), 예컨대, 수 내지 수천 Hz의 주파수의 변위 전기장(E)이 인가되면, 복합체 내부의 자기장 선속이 변화함에 따라 변위 전기장(E)의 수직 방향으로 유도 자기장(B')이 발생하게 된다.
상세하게 설명하면, 나노 자성체 입자(200) 개개는 초상자성체이므로, 변위 전기장(E)에 의해서 상기한 맥스웰 제4방정식에 의해서 변위 전기장(E)의 수직 방향으로 자화될 수 있다. 또한, 나노 자성체 입자(200)들은 어느 일 방향으로 형태상 배열되어 있고, 또한, 나노 자성체 입자(200)들은 자화에 있어 형태 이방성을 나타내므로, 상기한 변위 전기장(E)에 의해서 일정한 한 방향으로, 즉, 실질적으로 모두 같은 방향으로 자화하게 된다. 따라서, 이러한 나노 자성체 입자(200)들의 자화에 의한 유도 자기장(B')은 내부에서 상쇄되지 않고 일정 방향을 나타내게 된다.
이와 같은 변위 전기장(E)에 의해서 나노 자성체 입자(200)들이 자화됨에 따라, 복합체의 전체 유전율이 저하될 수 있다. 이는 다음의 도 5를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의한 복합체에 변위 전기장(E)을 인가할 때 유도 전기장(E')이 발생하는 효과를 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.
구체적으로, 도 4에서와 같이 변위 전기장 (E)에 의해서 유도 자기장(B')에 대한 선속은 변화하게 된다. 이에 따라, 맥스웰 제3방정식(여기서, E는 전기장, l은 거리, t는 시간, ΦB는 자기장에 대한 선속을 나타낸다.)에 의해서나노 자성체 입자(200)들의 주위에서 유도 전기장(E')이 유도된다. 유도 전기장(E')은 유도 자기장(B')의 수직한 방향으로 형성된다.
이와 같이 형성되는 유도 전기장(E')은 배열된 나노 자성체 입자(200)를 중심으로 둘러싸는 형태로 형성된다. 그러나, 나노 자성체 입자(200)들은 비대칭형 형태를 가지므로, 이러한 유도 전기장(E')는 내부에서 완전히 상쇄되지 않고, 유도 자기장(B')에 수직한 방향 어느 일 방향으로 그 영향력을 외부에 미치게 된다.
이러한 발생된 유도 전기장(E')은, 외부의 전기장(E)이 실질적으로 복합체 내부에 작용하는 내부 전기장을 교란시키는 역할을 한다. 즉, 이러한 유도 전기장(E')은 내부 전기장을 교란 시키므로 쌍극자 모멘트(dipole moment)가 한 방향으로 정렬되지 않아 복합체가 낮은 유전율(ε')을 나타내도록 유도한다. 반면에, 기지(100)만으로 이루어질 경우에는 외부의 자기장 E에 대해서 쌍극자 모멘트가 모두 일 방향으로 배열되므로, 상기한 ε'에 비해 높은 유전율 ε'을 나타내게 된다. 따라서, 복합체는 기지(100)만으로 이루어질 경우에 비해 낮은 유전율 ε'을 나타내는 효과를 나타낼 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 복합체는 보다 낮은 유전율을 나타낼 수 있으므로, 반도체 소자의 절연막 또는 디스플레이 소자의 절연 소재로 이용될 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판 상에 배선을 형성한 후, 상기 배선을 덮도록 본 발명의 실시예를 따르는 상기한 복합체를 절연막으로 이용할 수 있다.
이와 같이 반도체 기판(도시되지 않음) 상에 형성된 배선들간을 절연시키는 절연막으로 상기한 복합체를 이용함으로써, 본 발명의 실시예에 의한 복합체의 낮은 유전율에 의해서 배선 간의 선폭 감소에 따른 RC 지연을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 이러한 복합체는 상술한 바와 같이 배열된 나노 자성체 입자(200)들을 포함하는 기지(100)로 이루어지므로, 종래의 다공성 유전체의 낮은 기계적, 전기적 물성 또는 높은 수분 흡수도 등의 단점을 극복할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 의한 복합체는, 기지(100) 자체가 높은 투명성을 가지는 물질로 형성할 경우, 예컨대, PMMA 또는 수소실세스퀴옥산, 메틸실세스퀴옥산 등과 같은 투명성이 높은 물질로 형성할 경우, 높은 투명도를 나타낼 수 있다. 즉, 나노 자성체 입자(200)들은 나노 크기이므로, 기지(100)의 투명도를 저하시키지 않는다.
따라서, 이와 같이 기지(100) 자체가 높은 투명도를 가질 경우 본 발명의 복합체는 광학 소자로도 이용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 복합체를 광학 렌즈로 이용할 수 있다.
일반적으로, 굴절율 n21= sinθ1/sinθ2로 주어진다. 이때, θ1은 입사 광선의 입사각이며 θ2는 굴절 광선의 굴절각이다. 이때, 간단히 진공일 때의 어느 매질의 굴절율 n = c/v(여기서, c는 진공에서의 광속, v는 매질 내에서의 광속)로 주어진다. 한편, n = ε1/2(ε는 유전율) 주어진다.
한편, 본원 발명의 복합체는 인가되는 외부 전기장(E)에 의해서 유전율이 변화될 수 있다. 이는 복합체 내에 배열된 나노 자성체 입자(200)들이 초상자성체인 점에 주로 기인한다. 초상자성체는 인가되는 외부 전기장(E)의 세기 및 주파수에따라 자화되는 정도가 변화된다. 따라서, 인가되는 외부 전기장(E)의 세기 및 주파수가 변화함에 따라, 본원 발명에 따른 복합체의 유전율을 변화될 수 있음을 알 수 있다.
따라서, 본원 발명에 따른 복합체로 광학 렌즈를 제조하고, 이러한 광학 렌즈에 전기장을 인가하는 전기장 발생 수단을 포함하는 광학 소자는, 광학 렌즈에 인가하는 전기장을 변화시킴으로써, 광학 렌즈의 굴절율 및 초점 거리 등을 조절할 수 있다.
또한, 이러한 본원 발명에 따른 복합체는 케르 효과(Kerr effect) 및 패러데이 효과(Faraday effect)를 극대화할 수 있어 자성 광학 소자에 채용될 수 있다. 상세하게 설명하면, 본원 발명의 복합체는 나노 자성체 입자(200)들이 어느 일 방향으로 배열되어 있으므로, 편향된 빛이 이러한 복합체에 입사될 때, 반사광의 진행 축이 회전하게 되는 케르 효과를 얻을 수 있다. 또한, 이러한 편향된 빛이 입사할 때는 투과하는 빛의 진행 축이 회전하는 패러데이 효과를 얻을 수 있다.
이 경우, 본 발명의 복합체에 인가되는 외부 전기장(E)의 세기 및 주파수를 변화시키면, 배열된 나노 자성체 입자(200)들의 자화되는 정도를 조절할 수 있으므로, 상기한 케르 효과 및 패러데이 효과가 발생하는 정도를 조절할 수 있다. 따라서, 이러한 효과를 이용하여 본 발명에 따른 복합체를 광자기 저장체 등의 기억 매체 등의 제조에 이용할 수 있다.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
상술한 본 발명에 따르면, 외부 전기장에 인한 내부 전기장의 교란 효과를 구현하여 기지 만으로 이루어진 경우에 비해 낮은 유전율을 나타내는 복합체를 제공할 수 있다. 이러한 복합체를 반도체 소자의 절연막을 이용할 경우, 반도체 소자의 RC 지연을 해소할 수 있어, 반도체 소자의 동작 속도 증가를 구현할 수 있다.
또한, 이러한 복합체는 외부 전기장의 변화에 의해서 유전율이 변화할 수 있는 부대 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 이러한 복합체를 광자기 소자, 예컨대, 광학 렌즈에 적용할 경우, 광학 렌즈에 인가되는 외부 전기장을 제어하여 광학 렌즈의 굴절율 및 초점 심도를 조절할 수 있다.

Claims (11)

  1. 유전체 기지; 및
    상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기지는
    실리카, 알루미나 및 수소실세스퀴옥산으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 무기 물질로 이루어지거나
    폴리이미드, 에폭시, PMMA 및 메틸실세스퀴옥산으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 유기 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 나노 자성체 입자는
    전이 금속, 전이 금속 산화물, 전이 금속 화합물 또는 전이 금속이 포함된 유기 화합물인 것을 특징으로 하는 복합체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 나노 자성체 입자는
    γ-Fe2O3, CrO2, EuO, Co 및 Ni로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 복합체.
  5. 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들이 내부에 분포된 유동성의 유전체 기지를 도입하는 단계; 및
    상기 기지에 일 방향의 외부 자장을 인가하여 상기 나노 자성체 입자들을 일정 방향으로 형태상 배열시키며 상기 기지를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 기지는
    실리카, 알루미나 및 수소실세스퀴옥산으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 무기 물질로 형성되거나
    폴리이미드, 에폭시, PMMA 및 메틸실세스퀴옥산으로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 한 유기 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합체 제조 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 기지를 경화시키는 단계는
    상기 기지를 어닐링하여 디개싱하거나 경화 반응을 유도하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합체 제조 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 나노 자성체 입자는
    전이 금속, 전이 금속 산화물, 전이 금속 화합물 또는 전이 금속이 포함된 유기 화합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합체 제조 방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 나노 자성체 입자는
    γ-Fe2O3, CrO2, EuO, Co 및 Ni로 이루어지는 일군에서 선택되는 어느 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합체 제조 방법.
  10. 반도체 기판; 및
    유전체 기지, 및 상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하여 상기 반도체 기판 상에 형성된 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.
  11. 투명한 유전체 기지, 및
    상기 기지 내에 어느 한 방향으로 형태상 배열된 비대칭 형상을 가지는 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체로 형성된 광학 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 광학 소자.
KR1020000021639A 2000-04-24 2000-04-24 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체 KR100345323B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000021639A KR100345323B1 (ko) 2000-04-24 2000-04-24 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체
US09/839,594 US6849926B2 (en) 2000-04-24 2001-04-23 Low dielectric constant composite material containing nano magnetic particles, and optical and semiconductor devices using the low dielectric constant composite material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020000021639A KR100345323B1 (ko) 2000-04-24 2000-04-24 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010097506A KR20010097506A (ko) 2001-11-08
KR100345323B1 true KR100345323B1 (ko) 2002-07-24

Family

ID=19666512

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000021639A KR100345323B1 (ko) 2000-04-24 2000-04-24 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6849926B2 (ko)
KR (1) KR100345323B1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60228302D1 (de) * 2001-11-12 2008-09-25 Wisconsin Alumni Res Found Dreidimensionale phasenkontrastmagnetresonanzabbildung mit verschachtelten projektions-rekonstruktions-daten
JP2003316296A (ja) * 2002-02-01 2003-11-07 Seiko Epson Corp 回路基板、電気光学装置、電子機器
AU2003900335A0 (en) * 2003-01-22 2003-02-13 Sirtex Medical Limited Microparticles for selectively targeted hyperthermia
US7803457B2 (en) * 2003-12-29 2010-09-28 General Electric Company Composite coatings for groundwall insulation, method of manufacture thereof and articles derived therefrom
US7098547B1 (en) * 2004-02-20 2006-08-29 Phillip Burns Method and apparatus for converting energy to electricity
KR100773919B1 (ko) * 2005-08-01 2007-11-08 김영백 실란 화합물을 이용하는 금속 나노입자의 형성 및/또는고정 방법
JP4706411B2 (ja) * 2005-09-21 2011-06-22 住友電気工業株式会社 軟磁性材料、圧粉磁心、軟磁性材料の製造方法、および圧粉磁心の製造方法
JP4654881B2 (ja) 2005-11-02 2011-03-23 住友電気工業株式会社 軟磁性材料を用いて製造された圧粉磁心
KR100851811B1 (ko) * 2007-07-20 2008-08-13 유승범 기능성 물질을 내포하는 실리콘－포함 중합체의 복합체
US9142354B2 (en) * 2010-10-20 2015-09-22 Chun-Yen Chang High energy density and low leakage electronic devices
US9607764B2 (en) 2010-10-20 2017-03-28 Chun-Yen Chang Method of fabricating high energy density and low leakage electronic devices

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5835576A (ja) * 1981-08-28 1983-03-02 Fuji Xerox Co Ltd 熱磁気記録に於ける磁気潜像の消去方法
US5316699A (en) * 1990-03-28 1994-05-31 The United States Of America As Repesented By The Secretary Of Commerce Process for the controlled preparation of a composite of ultrafine magnetic particles homogeneously dispersed in a dielectric matrix
WO1994002068A1 (en) * 1992-07-21 1994-02-03 The General Hospital Corporation System of drug delivery to the lymphatic tissues
US5533923A (en) * 1995-04-10 1996-07-09 Applied Materials, Inc. Chemical-mechanical polishing pad providing polishing unformity
US5699842A (en) * 1996-04-12 1997-12-23 Xerox Corporation Magnetic filling and mixing apparatus and processes thereof
US6063303A (en) * 1996-08-21 2000-05-16 Tdk Corporation Magnetic powder and magnetic molded article
US20010011109A1 (en) * 1997-09-05 2001-08-02 Donald A. Tomalia Nanocomposites of dendritic polymers
DE19715504C2 (de) * 1997-04-14 2000-10-26 Max Planck Gesellschaft PMMA-Membranen mit Polyethylenglykol-gekoppelten Wirksubstanzen
US5886173A (en) * 1997-07-30 1999-03-23 Pharmacyclics, Inc. Metallation of macrocycles with 2,4-dicarbonyl-metal complexes
JPH1168192A (ja) * 1997-08-18 1999-03-09 Hitachi Ltd 多重トンネル接合、トンネル磁気抵抗効果素子、磁気センサおよび磁気記録センサヘッド
AU9673198A (en) * 1997-10-02 1999-04-27 Aclara Biosciences, Inc. Capillary assays involving separation of free and bound species
US6299716B1 (en) * 1999-04-15 2001-10-09 David S. Bettinger Conformable vehicle coating composite
US6391082B1 (en) * 1999-07-02 2002-05-21 Holl Technologies Company Composites of powdered fillers and polymer matrix
US6294342B1 (en) * 1999-09-29 2001-09-25 Abbott Laboratories Magnetically assisted binding assays utilizing a magnetically responsive reagent

Also Published As

Publication number Publication date
US6849926B2 (en) 2005-02-01
KR20010097506A (ko) 2001-11-08
US20020027262A1 (en) 2002-03-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sun et al. An overview of metamaterials and their achievements in wireless power transfer
KR100345323B1 (ko) 나노 자성체 입자들을 포함하는 복합체
Takeda et al. Compact optical one-way waveguide isolators for photonic-band-gap microchips
CN1248196C (zh) 包括空间激励的自旋波模式写入器的磁记录头
KR102049529B1 (ko) 3d 프린팅용 조성물
US20120052286A1 (en) Magnetic-nanoparticle-polymer composites with enhanced magneto-optical properties
KR102071652B1 (ko) 3d 프린팅용 조성물
US9482726B2 (en) Fabricating method of magnetic axis controlled structure
Rozhkova et al. Ferromagnetic microdisks as carriers for biomedical applications
CN109633973B (zh) 阵列基板及其制作方法、显示装置
Li et al. Highly sensitive mechanoresponsive smart windows driven by shear strain
KR20080077674A (ko) 자기 광학 소자
Stamps Dynamic magnetic properties of ferroic films, multilayers, and patterned elements
US20050161630A1 (en) Left handed materials using magnetic composites
Singh et al. A magnetic nano-composite soft polymeric membrane
WO2017140140A1 (zh) 基于光子晶体t型波导的横向输出磁控二选一光路开关
Wu et al. Magnetically-assisted digital light processing 4D printing of flexible anisotropic soft-Magnetic composites
Yang et al. Control method for the tunable ordered structures in magnetic fluid microstrips
KR101196185B1 (ko) 자성축이 조절된 구조물의 제조방법
WO2017140134A1 (zh) 光子晶体t型波导直角输出双路反相光学时钟信号发生器
WO1985002286A1 (en) Method and device for bringing bodies immersed in liquid to form regular structural patterns
WO2017152653A1 (zh) 基于光子晶体t型波导的磁控二选一直角输出光路开关
CN111293392B (zh) 一种基于磁偶极作用的高波速自旋波波导
US6391393B1 (en) Method for making field-structured memory materials
WO2017140143A1 (zh) 基于光子晶体十字波导的磁控二选一光路开关

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20090710

Year of fee payment: 8

LAPS Lapse due to unpaid annual fee