KR20140052517A - 육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 - Google Patents

육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 Download PDF

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Abstract

육방정계 질화붕소 시트 및 그의 직성장 방법이 제공되며, 상기 직성장 방법에 따르면 기판 상에서 질화붕소 시트를 직접 성장시킨 후 그 결정성을 향상시킴으로써 별도의 전사공정이 요구되지 않아 질화붕소 시트의 손상을 최소화시키는 것이 가능해진다.

Description

육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자 {Hexagonal boron nitride sheet, process for preparing the sheet and electronic device comprising the sheet}
육방정계 질화붕소 시트, 그의 제조방법 및 이를 구비하는 전기소자가 제공되며, 상기 방법은 전사공정을 요구하지 않으므로 사용하고자 하는 기판 상에 질화붕소 시트를 직접 성장시킬 수 있어 결함을 최소화시키는 것이 가능하다.
육방정계 질화붕소(hexagonal boron nitride, 이하 h-BN으로 칭함)는 2차원 구조를 갖는 물질로서, 붕소원자와 질소 원자의 육각 배열로 이루어져 있으며, 약 5.9 eV의 큰 밴드갭으로 인해 전기적 절연특성을 가지고, 물리적 및 기계적으로 안정한 물질에 해당한다.
h-BN의 결정은 흑연과 유사한 육각방면의 적층 구조를 가져 매우 단단한 결합을 형성하며, 윤활성을 갖는다. 또한 h-BN 시트는 원자 번호가 낮은 원소의 공유결합 물질로서 높은 열전도성을 가지며, 융점을 가지지 않고 약 3,000℃에서 승화되므로 고온에서 높은 안정성을 가지고, 전기 저항이 매우 높아 1,000℃를 넘는 고온 영역에서 105Ω의 저항을 가지며, 매우 안정한 육각면의 결합을 가지므로 높은 화학적 안정성을 가지고, 진비중이 2.26으로서 세라믹 중에서는 매우 낮은 편이므로 항공기, 우주재료 등의 부품 경량화를 유도할 수 있다.
이와 같은 h-BN은 벌크타입의 구조체를 형성한 후 기계적 박리법을 이용하여 분리하여 사용하는데 품질은 우수하나 크기가 5㎛ 이하에 불과하여 대면적의 소자를 제조하기 어렵다는 문제점이 있다.
이와 다른 방법으로서 금속 촉매에 붕소와 질소의 공급원을 공급한 후 열처리 하는 과정을 통해 h-BN을 성장시킨 후, 얻어진 h-BN을 분리하여 목적하는 소정의 기판 상에 전사시킴으로써 전기소자를 제조할 수 있다. 그러나 상기 전사 과정에서 의도하지 않은 h-BN의 손상, 즉 찢어짐이나 주름 발생 등의 결함이 발생하여 최종 전기소자의 물성에 부정적인 영향을 끼치게 된다.
해결하려는 과제는 목적하는 기판 상에서 h-BN을 직성장시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
제1 기판;
상기 제1 기판 상에 형성된 제2 기판; 및
상기 제2 기판 상에 형성된 육방정계 질화붕소 시트;를 포함하는 기판 상의 질화붕소 시트(hexagonal boron nitride sheet-on-substrate)을 제공하며,
상기 제2 기판으로서는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 물질을 사용할 수 있다:
<화학식 1>
XaYb
상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며,
상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고,
상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며,
상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
일구현예에 따르면, 상기 X로서는 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, C, Si, Pb, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Yb, U, Pu 등을 예시할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 Y로서는 C, N, P, As, Bi, O, S, Se, Te, F, Cl, Br, I 등을 예시할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 육방정계 질화붕소 시트는 약 90% 이상의 순도로 육방정계 질화붕소를 함유할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 육방정계 질화붕소 시트는 폭이나 너비가 1mm 이상의 크기를 가질 수 있다
일구현예에 따르면, 상기 제1 기판으로서는 금속 산화물계, 실리카계, 붕화질소계 기판, 또는 실리콘계 기판 중 하나 이상을 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 기판으로서는 입방정계(cubic) 또는 육방정계(hexagonal) 구조체를 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 기판으로서는 암염(rock salt) 구조체, 우르짜이트(Wurtzite) 구조체, 또는 코런덤(corundum) 구조체의 물질을 사용할 수 있다.
상기 기판 상의 질화붕소 시트는,
제1 기판 상에 제2 기판을 형성하여 복합 기판을 준비하는 단계;
반응기 내의 상기 복합 기판에 열을 공급하면서 제1 열처리하는 단계;
상기 제1 열처리 공정 중 상기 반응기에 질소 공급원 및 붕소 공급원을 도입하여 활성화 질소 및 붕소를 형성시키는 단계; 및
상기 복합 기판 상에서 상기 활성화 질소 및 붕소가 서로 결합하여 형성된 육방정계 질화붕소 시트를 얻는 단계;를 포함하는 육방정계 질화붕소 시트의 제조방법을 제공하며;
상기 제2 기판으로서는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 물질을 사용할 수 있다:
<화학식 1>
XaYb
상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며,
상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고,
상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며,
상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
일구현예에 따르면, 상기 활성화 질소 및 붕소는 상기 복합 기판의 표면에서 라미나 플로우(laminar flow)을 형성할 수 있다.
일구현예에 따르면,
상기 제1 열처리 공정은 환원 분위기하에서 수행될 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 질소 공급원은 NH3 및 N2 등에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 붕소 공급원은 BH3, BF3, BCl3, B2H6, (CH3CH2)3B, (CH3)3B, 디보란 등에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 질소와 붕소의 공급원은 H3NBH3, (BH)3(NH)3 등에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제1 열처리는 약 300 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 약 0.001 내지 1000시간 동안 수행할 수 있다.
상기 육방정계 질화붕소 시트를 제2 열처리하여 상기 육방정계 질화붕소 시트의 결정성을 증가시키는 단계;를 더 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 열처리는 불활성 대기하에 수행할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 열처리는 수소 가스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 열처리 과정의 열원으로서는 유도가열 (induction heating), 복사열, 레이져, 적외선, 마이크로웨이브, 플라즈마, 자외선, 표면 플라즈몬 가열(Surface plasmon heating) 등을 사용할 수 있다.
일태양에 따르면, 상기 기판 상의 육방정계 질화붕소 시트는 다양한 전기소자에 사용될 수 있다.
상기 기판상의 그래핀의 제조방법에 따르면, 복합 기판 상에 결정성의 그래핀을 직접 성장시킴으로써 별도의 전사공정 없이 상기 그래핀을 각종 소자에 적용시킬 수 있으므로 그래핀의 결함을 최소화시키는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 기판 및 제2 기판을 구비하는 복합 기판을 나타내는 개략도이다.
도 2는 일구현예에 따른 h-BN 시트의 직성장 방법의 모식도를 나타낸다.
도 3은 실시예 1의 h-BN 시트의 성장을 위한 CVD 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 4는 실시예 1에서 얻어진 h-BN 시트의 표면 광학사진을 나타낸다.
도 5는 실시예 1에서 얻어진 h-BN 시트의 라만 스펙트럼을 나타낸다.
도 6은 실시예 1에서 얻어진 h-BN 시트의 SEM 이미지를 나타낸다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
제1 기판; 상기 제1 기판 상에 형성된 제2 기판; 및 상기 제2 기판 상에 형성된 그래핀;을 포함하는 기판 상의 h-BN 시트를 제공하며,
상기 제2 기판으로서는 하기 화학식 1의 조성을 갖는 물질을 사용할 수 있다:
<화학식 1>
XaYb
상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며, 상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고, 상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며, 상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
상기 기판 상의 h-BN 시트는 기판 상에서 h-BN이 직접 성장하므로 전사공정이 별도로 요구되지 않으며, 그에 따라 h-BN 시트를 전기소자에 적용하는 공정이 단순화됨과 동시에 전사 공정에서 발생하는 h-BN 시트의 손상도 억제할 수 있게 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 h-BN 시트가 성장하는 기판은 제1 기판(11) 및 제2 기판(12)이 결합된 복합 기판으로서 제1 기판(11) 상에 제2 기판(12)을 형성한 후, 상기 제2 기판(12)의 표면 상에서 h-BN이 성장하게 된다.
일구현예에 따르면, 상기 h-BN 시트는 결정성 구조를 가지며, 상기 제2 기판 상에서 에피택셜한 구조로 성장할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 기판은 1성분 혹은 2성분의 물질을 사용할 수 있으며, 이하의 화학식 1의 조성을 가질 수 있다:
<화학식 1>
XaYb
상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며, 상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고, 상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며, 상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
일구현예에 따르면, 상기 X로서는 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, C, Si, Pb, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Yb, U, Pu 등을 예시할 수 있으며, 상기 Y로서는 C, N, P, As, Bi, O, S, Se, Te, F, Cl, Br, I 등을 예시할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며, b는 0 내지 3의 정수로서 1, 2, 또는 3의 수를 예시할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 상기 화학식 1의 조성을 갖는 상기 제2 기판은 입방정계 또는 육방정계의 구조를 가질 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 화학식 1의 조성을 갖는 상기 제2 기판은 결정성 구조를 가질 수 있으며, 예를 들어 암염(rock salt) 구조체, 우르짜이트(Wurtzite) 구조체, 또는 코런덤(corundum) 구조체를 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 암염 구조체의 예로서는 NaCl, AgCl, BaS, CaO, CeSe, DyAs, GdN, KBr, LaP, LiCl, LiF, MgO, NaBr, NaF, NiO, PrBi, PuC, RbF, ScN, SrO, TbTe, UC, YN, YbO, ZrO, CoO, MnO, PbO), Zinc blende (AgI, AlAs, AlP, AlSb, BAs, BN, BP, BeS, BeSe, BeTe, CdS, CuBr, CuCl, CuF, CuI, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, MnS, MnSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, SiC 등을 예시할 수 있으며, 상기 우르짜이트 구조체의 예로서는 ZnO, ZnS, ZnSe, BN, AlN, GaN, CdS, CdSe, C(hexagonal diamond), α-SiC 등을 예시할 수 있고, 상기 코런덤 구조체의 예로서는 Al2O3, Fe2O3, Cr2O3를 예시할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제2 기판은 약 10nm 내지 약 100㎛( 1mm 변경 의 범위의 두께로 사용할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 제1 기판으로서는 예를 들어 금속 산화물계, 실리카계, 붕화질소계 기판, 또는 실리콘계 기판 중 어느 하나, 또는 이들이 2종 이상 적층된 것을 사용할 수 있다. 상기 금속 산화물계 기판으로서는 Al2O3, 사파이어, TiO2, ZnO, ZrO2, HfO2 , MgO, NiO, Co2O, CuO, FeO 등을 예로 들 수 있으며, 상기 질화붕소계 기판으로서는 h-BN 등을 예로 들 수 있고, 상기 실리카계 기판으로서는 SiO2, 글래스, 쿼츠 등을 예로 들 수 있고, 상기 실리콘계 기판으로서는 Si(111), Si(100), p-Si, a-Si 등을 예로 들 수 있다. 상기 기판은 예를 들어 약 10nm 내지 약 1mm의 범위의 두께로 사용할 수 있다.
상기 제1 및 제2 기판은 서로 결합하여 복합 기판을 형성하게 되며, 이때 제1 기판 및 제2 기판은 서로 상이한 조성 및 구조를 가질 수 있다. 이와 같은 복합 기판에 존재하는 제2 기판의 표면 상에서 h-BN이 결정성으로 성장하게 되며, 상기 h-BN이 성장하는 제2 기판의 결정면은 금속성 또는 비금속성으로 구성될 수 있다.
상기 h-BN 시트는 대면적의 크기를 가질 수 있다. 상기 시트의 면적은 폭과 너비, 또는 횡방향과 종방향 길이로 정의할 수 있으며, 일태양에 따른 h-BN 시트는 폭이나 너비 혹은 이들 모두가 1mm 이상, 예를 들어 1cm 이상의 값을 가질 수 있다. 상기 시트의 폭이나 너비의 최대값은 상기 시트를 제조하는 반응기의 크기에 따라 달라지며, 반응기가 허용하는 범위, 예를 들어 최대 1m, 또는 10m, 혹은 그 이상의 길이를 가질 수 있다.
상기 h-BN 시트는 소정 형상을 가질 수 있으며, 예를 들어 삼각형, 사각형, 원형, 타원형, 또는 목적하는 형태에 따라 다양한 형태를 가질 수 있으며, 그 형태에 제한은 없다.
상기 h-BN 시트는 원자층 두께로서 단일층 두께를 가질 수 있으며, 혹은 2층 이상의 다중층 구조를 가질 수 있다. 예를 들어 1층 내지 100층, 혹은 1층 내지 10층의 층수를 가질 수 있다.
상기 h-BN 시트는 육방정계의 결정 구조를 주로 포함하고 있으며, 그 순도는 라만스펙트럼에서 B-N 진동 모드에 해당하는 피크 면적을 통해 측정할 수 있다.
이와 같은 방법으로 얻어진 상기 일구현예에 따른 h-BN 시트의 순도는 약 90% 이상, 예를 들어 약 93% 내지 약 99.99%, 또는 약 95% 내지 약 99.99%, 또는 약 98% 내지 약 99.99%의 범위를 가질 수 있다.
상기 기판 상의 h-BN시트를 제조하는 방법을 이하에서 설명한다.
우선, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 기판(11) 상에 제2 기판(12)을 형성하여 복합 기판을 준비한 후, 이를 반응기 내에 위치시킨다. 이어서 상기 반응기 내의 복합 기판에 열을 공급하면서 제1 열처리하면서 상기 반응기에 질소 공급원 및 붕소 공급원을 도입하여 활성화 질소 및 붕소를 형성한다. 상기 활성화 질소 및 붕소는 상기 복합 기판의 제2 기판 표면 상에서 서로 결합하여 h-BN(13)을 형성하게 된다. 그 결과 제1 기판 및 제2 기판으로 형성된 복합 기판의 제2 기판 표면 상에서 직접 성장된 결정성 h-BN(12)을 얻을 수 있다.
상기 제조공정에서 h-BN은 활성화 질소 및 붕소가 상기 복합기판중 제2 기판의 표면과 접촉하여 형성된다. 이때 활성화 질소 및 붕소를 제2 기판의 표면과 접촉시키는 방법으로서는 라미나 플로우를 사용할 수 있다. 즉, 활성화 질소 및 붕소를 제2 기판의 표면에 정면으로 충돌시킨 후, 이들 활성화 질소 및 붕소가 라미나 플로우를 형성하면서 상기 제2 기판의 표면과 접촉하여 반응하게 된다.
상기 라미나 플로우는 유체의 규칙적인 흐름으로, 이들 유체가 흐트러지지 않고 일정하게 흐르는 것을 의미한다. 난류와 반대되는 개념으로서 층흐름 또는 층류라고도 한다.
이와 같은 라미나 플로우를 발생시키기 위해서는 상기 반응기 내의 압력을 진공 상태로 유지할 수 있으며, 예를 들어 약 0.01torr 내지 1,000torr의 진공을 가할 수 있다.
또한 상기 질소공급원 및 붕소공급원은 기상으로서 일정한 유량으로 공급될 수 있으며, 불활성분위기 및/또는 환원성 분위기하에 공급될 수 있다. 상기 불활성 분위기는 아르곤 가스, 헬륨 가스와 같은 불활성기체를 사용하며, 상기 환원성 분위기는 수소기체를 사용하여 형성할 수 있다. 불활성기체 및 수소기체를 혼합가스 형태로 함께 공급하는 경우, 불활성기체는 전체 챔버 내에서 약 60 내지 95부피%, 수소기체는 전체 챔버 내에서 약 5 내지 40부피%를 차지할 수 있다.
이들 불활성기체/수소기체 및 기상 공급원은 예를 들어 약 10 내지 약 10,000sccm의 유량으로 공급될 수 있으며, 이중 기상 질소 공급원 및 붕소공급원은 약 1:1의 화학양론적으로 예를 들어 약 1 내지 약 100sccm의 유량으로 공급될 수 있다.
상기 질소 공급원은 질소 원소를 기상으로 공급할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, NH3, N2 등에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 상기 붕소 공급원은 붕소 원소를 기상으로 공급할 수 있는 것이라면 특별히 한정되는 것은 아니며, BH3, BF3, BCl3, B2H6, (CH3CH2)3B, (CH3)3B, 지보란 등에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
일구현예에 따르면, 질소와 붕소를 모두 공급할 수 있는 공급원으로서는 H3NBH3, (BH)3(NH)3 등에서 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
상기 질소 공급원 및 붕소 공급원은 챔버 내에 기상으로 공급될 수 있으나, 원료 물질 자체가 기상일 필요는 없으며, 외부 용기에서 고상의 질소 및 붕소 함유 물질을 기화시켜 사용하는 것도 가능하다.
즉, 외부 용기에 고상의 함질소 및 함붕소 화합물을 저장한 후, 이를 소정 온도로 가열하여 상기 화합물을 기화, 예를 들어 승화시킨 후, 이를 상기 촉매금속이 위치하는 챔버 내로 공급할 수 있다.
상기 외부 용기에서 기화된 기상의 질소 공급원 및 붕소 공급원은 질소가스와 함께 상기 챔버에 공급될 수 있다. 이때 상기 외부 용기의 온도와 질소가스의 유속(flow rate)을 적절히 제어하여 챔버 내로 공급되는 질소 및 붕소의 함량을 조절할 수 있으므로, 그에 따라 얻어지는 h-BN의 성장을 제어할 수 있다.
상기 외부 용기에 저장되는 고상의 함질소 및 함붕소 화합물로서는 암모니아-보란(NH3-BH3) 화합물을 사용할 수 있다. 상기 암모니아-보란 화합물의 기화는 약 130℃에서 이루어지므로 온도를 조절하여 기화되는 NH3 및 BH3의 양을 적절히 조절할 수 있다.
이와 같이 기상 질소 및 붕소 공급원이 상기 진공의 반응기 내에 공급되면 반응기 내에서 상기 기체 흐름에 수직하게 위치하는 복합 기판의 표면과 상기 기체들이 정면으로 충돌하여 라미나 플로우를 형성하게 된다.
이와 같은 라미나 플로우는 상기 기상 질소 및 붕소 공급원으로부터 형성된 활성화 탄소들이 상기 복합 기판의 표면 상에 고르게 분포되면서 장시간 체류하게 하는 역할을 수행하므로, 그 결과 상기 기판의 표면과 활성화 질소 및 붕소들이 촉매 없이 서로 반응하여 결정성 h-BN을 기판 상에서 직접 성장하게 한다.
상기 그래핀의 직접 성장 공정에서 사용되는 제2 기판은 단결정 또는 다결정과 같은 결정질을 사용할 수 있다. 상기 결정질 무기계 기판의 결정면은 제한이 없다.
이와 같은 제2 기판은 상기 제1 기판 상에 다양한 방법으로 형성될 수 있으며, 예를 들어 물리적 증착법 또는 화학적 증착법을 사용할 수 있으며, 상기 물리적 증착법으로서는 증발법 또는 스퍼터링을 예시할 수 있으며, 상기 화학적 증착방법으로서는 PECVD 또는 MOCVD 등을 예시할 수 있다.
상기 복합기판을 형성하는 제1 기판 및 제2 기판의 예는 상술한 바와 같다.
상기와 같은 반응이 진행되는 제1 열처리 공정은 h-BN의 생성에 있어서 중요한 요소로 작용하며, 예를 들어 약 300℃ 내지 상기 기판의 융점, 또는 약 300 내지 약 2000℃, 또는 약 500 내지 약 1500℃의 온도범위를 사용할 수 있다.
상기와 같은 반응이 진행되는 제1 열처리 공정은 소정 온도에서 일정한 시간 동안 유지함으로써 h-BN의 생성 정도를 조절하는 것이 가능하다. 즉 열처리 공정을 장시간 유지할 경우 생성되는 h-BN이 많아지므로, 결과적인 h-BN 시트의 두께를 크게 할 수 있으며, 열처리 공정이 그보다 짧아지면 결과적인 h-BN 시트의 두께가 작아지는 효과를 낳게 된다. 따라서 목적하는 그래핀의 두께를 얻기 위해서는 상기 질소 및 붕소 공급원의 종류 및 공급 압력, 반응기의 크기 외에, 상기 열처리 공정의 유지시간이 중요한 요소로서 작용할 수 있다. 이와 같은 열처리 공정의 유지 시간은 예를 들어 약 0.001시간 내지 약 1,000시간, 또는 약 10초 내지 약 1시간 동안 유지할 수 있다.
상기 제1 열처리를 위한 열원으로서는 유도가열(inductin heating), 복사열, 레이져, IR, 마이크로파, 플라즈마, UV, 표면 플라즈몬 가열 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 이와 같은 열원은 상기 챔버에 부착되어 챔버 내부를 소정 온도까지 승온시키는 역할을 수행한다.
상기와 같은 제1 열처리 공정에 의해 얻어진 결과물은 소정의 냉각 공정을 거치게 된다. 이와 같은 냉각 공정은 생성된 h-BN이 균일하게 성장하여 일정하게 배열될 수 있도록 하기 위한 공정으로서, 예를 들어 분당 약 10 내지 약 100℃의 속도로 냉각시킬 수 있다. 자연 냉각 등의 방법을 사용하는 것도 가능하며, 이와 같은 자연 냉각은 열원의 작동을 중지시키거나, 열원을 반응기에서 제거하는 등의 방법으로 수행할 수 있다.
이와 같은 냉각공정 이후 얻어지는 h-BN은 단일층인 1층부터 약 100층에 이르는 다양한 층수를 갖는 것이 가능하며, 예를 들어 1층 내지 20층, 또는 1층 내지 15층, 또는 1층 내지 10층을 갖는 것이 가능하다.
상술한 바와 같은 제1 열처리 및 냉각 과정은 1사이클 과정으로 수행할 수 있으나, 이들을 수차례 반복하여 층수가 높으면서 치밀한 구조의 그래핀을 생성하는 것도 가능하다. 예를 들어 상기 제1 열처리 공정을 2회 내지 3회 반복함으로써 상기 결정성 그래핀의 결정성을 증가시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 제1 열처리 공정을 거치게 되면 제2 기판 상에 h-BN 시트(12)이 생성된다.
상술한 바와 같이 결정성 그래핀을 제2 기판 상에 직접 성장시킨 후, 후술하는 제2 열처리 공정을 수행할 수 있다. 이와 같은 제2 열처리는 상기 제1 열처리 및 냉각 공정 이후에 실시할 수 있으며, 필요시 상기 h-BN시트 상에 그래파이트화 촉매층을 형성하는 공정을 더 수행한 후 제2 열처리 공정을 수행할 수 있다.
상기 그래파이트화 촉매층의 일구현예는 h-BN 시트 상에 형성될 수 있다. 상기 그래파이트화 촉매층은 h-BN시트와 접촉함으로써 질소 및 붕소성분이 서로 결합하여 6각형의 판상 구조를 형성하는 공정을 촉진하는 역할을 수행하며, 그 결과 상기 h-BN의 결정성을 향상시킬 수 있게 된다.
이와 같은 그래파이트화 촉매층을 구성하는 물질의 예로서는 그래파이트를 합성하거나, 탄화반응을 유도하거나, 카본나노튜브를 제조하는데 사용되는 촉매를 사용할 수 있다. 예를 들어 Ni, Co, Fe, Pt, Pd, Au, Al, Cr, Cu, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, Ta, Ti, W, U, V 및 Zr로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 금속 또는 합금을 사용할 수 있다. 이와 같은 그래파이트화 촉매는 예를 들어 물리적 증착, 화학적 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 고정하는 것이 가능하나, 그 형성방법이 제한되는 것은 아니다.
이와 같이 형성된 그래파이트화 촉매층은 100 내지 1,000nm의 두께를 가질 수 있다. 상기 범위를 갖는 촉매층은 상기 그래핀의 결정성 강화에 충분한 활성을 제공하게 된다.
상기와 같이 필요에 따라 그래파이트화 촉매층(13)을 더 형성한 후, 이어지는 공정에서 제2 열처리를 더 수행하여 상기 h-BN의 결정성을 향상시킬 수 있다.
상기 제2 열처리는 헬륨, 아르곤, 질소 등과 같은 불활성 가스의 존재하에 수행하거나, 또는 수소를 함께 투여하여 수행할 수 있다. 상기 불활성 가스와 함께 수소가 사용되는 경우는 불활성 가스가 챔버 전체 부피의 60 내지 95부피%를 차지하며, 수소가 챔버 전체 부피의 5 내지 40부피%를 차지할 수 있다.
상기 제2 열처리 공정에서 온도는 예를 들어 300 내지 2000℃, 500 내지 1500℃ 또는 800 내지 1,000℃의 범위를 사용할 수 있다.
상기 제2 열처리 공정은 상기 온도 범위에서 일정한 시간 동안 유지함으로써 h-BN의 결정성 정도를 조절하는 것이 가능하다. 즉 제2 열처리 공정을 충분한 시간 동안 유지함으로써 상기 h-BN의 결정성을 개선하여 고결정성 h-BN을 제조하는 것이 가능해지며, 이와 같은 제2 열처리 공정의 유지 시간은 예를 들어 약 0.001 내지 약 100시간, 또는 약 1분 내지 약 12시간 동안 유지할 수 있다.
상기 제2 열처리를 위한 열원으로서는 유도가열(inductin heating), 복사열, 레이져, IR, 마이크로파, 플라즈마, UV, 표면 플라즈몬 가열 등을 제한 없이 사용할 수 있다. 이와 같은 열원은 상기 챔버에 부착되어 챔버 내부를 소정 온도까지 승온시키는 역할을 수행한다.
상기와 같은 제2 열처리 이후에, 상기 열처리 결과물은 소정의 냉각 공정을 거치게 된다. 예를 들어 분당 약 10 내지 약 100℃의 속도로 냉각시킬 수 있다. 자연 냉각 등의 방법을 사용하는 것도 가능하며, 이와 같은 자연 냉각은 열원의 작동을 중지시키거나, 열원을 반응기에서 제거하는 등의 방법으로 수행할 수 있다.
상술한 바와 같은 제2 열처리 및 냉각 과정은 1사이클 과정으로 수행할 수 있으나, 이들을 수차례 반복하여 결정성이 더욱 개선된 h-BN을 생성하는 것도 가능하다.
상기와 같이 제2 열처리 공정을 수행한 후, 상기 그래파이트화 촉매를 제거하는 공정을 더 수행할 수 있다. 상기 그래파이트화 촉매는 금속층이므로 이는 산처리에 의해서 제거할 수 있다. 이와 같은 산처리는 염산, 황산, 질산 또는 이들의 혼합액을 소정 농도로 사용할 수 있으며, 상기 결과물을 이들 산 용액에 소정 시간 동안 침지하여 상기 촉매층을 제거할 수 있다.
상기 방법으로 얻어진 h-BN 시트는 육방정계의 결정 구조를 주로 포함하고 있으며, 그 순도는 라만스펙트럼에서 B-N 진동 모드에 해당하는 피크 면적을 통해 측정할 수 있다.
일반적으로 BN 구조체는 514nm의 Ar+ 이온 레이져를 사용하는 라만 스펙트로스코피를 사용하여 성분을 분석할 수 있으며, 3가지 성분의 특정 밴드를 제공한다: (1) h-BN의 B-N 진동 모드(E2g)에 해당하는 1,367cm-1 피크; (2) 질화 붕소 카본(BxCyNz) 및/또는 BN 그을음(soot)에 해당하는 1,322 내지 1,350cm-1 범위의 피크; (3) cubic-BN의 T2 대칭에 해당하는 1,304cm-1 피크.
상기 3가지의 피크에 해당하는 면적에 대하여 h-BN에 해당하는 1,367cm-1 피크의 면적 비율을 측정함으로써 h-BN의 순도를 계산할 수 있다. 상기 피크에 해당하는 면적을 구하는 방법은 종래 알려져 있는 방법을 사용하여 얻을 수 있으며, 예를 들어 해당 피크를 오려 내어 중량을 측정하거나, 또는 상기 라만스펙트럼에서 해당 피크 면적을 프로그램으로 분석하여 얻을 수 있다.
이와 같은 방법으로 얻어진 상기 일구현예에 따른 h-BN 시트의 순도는 약 90% 이상, 예를 들어 약 93% 내지 약 99.99%, 또는 약 95% 내지 약 99.99%, 또는 약 98% 내지 약 99.99%의 범위를 가질 수 있다.
한편, 상기 h-BN 시트의 라만스펙트럼에서 1,367cm-1 피크의 형태에 따라서 순도를 결정할 수 있다. 즉, h-BN이 아닌 입방정 질화 붕소(c-BN)이나 비정질 질화붕소(a-BN)와 같은 동소체; 혹은 질화 붕소 카본(BxCyNz) 및/또는 BN 그을음(soot)의 헤테로 성분들이 다량 포함된 경우는 이들의 피크 강도가 강해져 인접해 있는 상기 3종의 피크 밴드가 서로 중첩되는 현상이 발생하므로 h-BN에 해당하는 1,367cm-1 피크의 FWHM(Full Width at Half Maximum)은 높은 값을 나타내며, 이와 반대로 h-BN의 함량이 높은 경우는 피크의 중첩이 발생하지 않으므로 1,367cm-1 피크의 FWHM은 낮은 값을 나타내게 된다. 따라서 1,367cm-1 피크의 FWHM을 통해 h-BN 시트의 결정 상태를 구별할 수 있다.
상기 일구현예에 따른 h-BN 시트의 라만스펙트럼중 1,367cm-1 피크의 FWHM은 h-BN의 함량이 매우 높으므로 낮은 값을 가지며, 약 17.0 이하, 예를 들어 16.5 내지 12.0의 값을 가질 수 있다.
이와 같은 방법으로 얻어진 상기 일구현예에 따른 h-BN 시트의 순도는 약 90% 이상, 예를 들어 약 93% 내지 약 99.99%, 또는 약 95% 내지 약 99.99%, 또는 약 98% 내지 약 99.99%의 범위를 가질 수 있다.
상술한 바와 같은 직접 성장 방법에 의해 얻어지는 기판 상의 h-BN 시트는 기판 상에서 직접 성장되므로 별도의 전사 공정이 요구되지 않아 전자소자에 적용시 h-BN의 손상을 최소화시킬 수 있다.
상기 h-BN 시트는 횡방향 및/또는 종방향 길이가 1mm 이상, 예를 들어 10mm 이상, 또는 10mm 내지 1,000m인 대면적을 가질 수 있다. 즉, 기판의 크기를 자유롭게 조절함으로써 대면적의 h-BN 시트가 얻어질 수 있다. 또한 질소 및 붕소 공급원이 기상으로 공급될 수 있으므로 기판의 형상에 대한 제약이 존재하지 않으며, 3차원 입체 형상을 갖는 기판이라도 사용할 수 있다.
상기 기판 상에 형성된 h-BN 시트는 다양한 용도에 활용할 수 있다. FED, LCD, OLED 등의 다양한 표시소자; 슈퍼 커패시터, 연료전지 또는 태양전지와 같은 다양한 전지, FET, 메모리 소자 등의 다양한 나노소자, 수소 저장체, 광섬유, 센서와 같은 전기소자;에 효과적으로 이용할 수 있다는 장점이 있다.
이하에서 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
h-BN 성장을 위한 CVD 시스템을 도 3에 도시한다.
직경 6인치 (두께 300 ㎛)의 사파이어 기판(22a) 상부에 직경 2인치의 Al2O3 (0001)을 MOCVD법을 사용하여 0.05㎛의 두께로 형성하였다. 상기 Al2O3 산화막(22b)이 형성된 사파이어 기판(22a)을 챔버(21) 내에 기체의 흐름 방향에 수직하도록 위치시키고, Al2O3 산화막(22b)의 표면이 기체의 입구 방향과 마주보도록 위치시켰다. 상기 기판은 200rpm의 속도로 회전시켰다. 이어서, Ar/H2 (20부피% H2, 80부피% Ar) 혼합가스(25)를 100sccm의 유속으로 가하면서 유도 가열(inductive heating) 열원을 사용하여 2시간 30분 동안 1,000℃까지 점진적으로 승온하였다.
이어서, 별도의 가열 챔버(23)에 원료 물질인 암모니아 보란(NH3-BH3)을 넣고 이를 25sccm의 질소가스(24)와 함께 110 내지 130℃에서 승화시켜 이를 상기 CVD 챔버(21)에 공급하여 h-BN을 1시간 동안 성장시켰다.
이와 같은 h-BN 성장시, 상기 CVD 챔버는 1,000℃에서 75sccm의 유속으로 Ar/H2 혼합가스(25)를 공급하였다.
h-BN 성장 공정을 수행한 후, 가열챔버(23)을 잠그고 열원을 제거하였다. 이어서 상기 CVD 챔버에 100sccm의 유속으로 Ar/H2 혼합가스를 4시간 동안 공급하면서 180℃까지 냉각하였다.
실험예 1
상기 실시예 1에서, Al2O3 산화막 위에 형성된 h-BN에 대한 표면 광학 사진을 도 4에 도시하였다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 매우 균질한 h-BN 시트가 형성되었음을 알 수 있다.
실험예 2
상기 실시예 1에서 얻어진 h-BN 시트에 대하여 라만 스펙트럼을 측정하여 그 결과를 도 5에 도시하였다.
도 5에서 알 수 있는 바와 같이 1376cm-1 부근의 피크 존재를 통해 h-BN이 생성되었음을 확인할 수 있다. 이와 같은 1376cm-1 부근의 피크는 도 4의 광학 사진에서 보이는 어느 지점을 관찰하더라도 그 존재를 확인할 수 있었다.
실험예 3
상기 실시예 1에서 얻어진 h-BN 시트의 단면을 측정한 SEM 화상을 도 6에 도시하였다. 도 6에 도시한 바와 같이 Al2O3 산화막 상에 다중층을 갖는 h-BN 시트가 형성되었음을 알 수 있다.

Claims (20)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 형성된 제2 기판; 및
    상기 제2 기판 상에 형성된 육방정계 질화붕소 시트;를 포함하며,
    상기 제2 기판이 하기 화학식 1의 조성을 갖는 물질인 것인 기판상의 질화붕소 시트:
    <화학식 1>
    XaYb
    상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며,
    상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고,
    상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며,
    상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 X가 Li, Na, K, Rb, Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Sc, Y, Zr, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ag, Zn, Cd, Hg, B, Al, Ga, In, C, Si, Pb, La, Ce, Pr, Gd, Tb, Dy, Yb, U, 및 Pu 중 하나 이상인 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 Y가 C, N, P, As, Bi, O, S, Se, Te, F, Cl, Br 및 I 중 하나 이상인 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판이 금속 산화물계, 실리카계, 붕화질소계 기판, 또는 실리콘계 기판 중 하나 이상인 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판이 암염 구조체, 우르짜이트 구조체, 또는 코런덤 구조체인 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판이 NaCl, AgCl, BaS, CaO, CeSe, DyAs, GdN, KBr, LaP, LiCl, LiF, MgO, NaBr, NaF, NiO, PrBi, PuC, RbF, ScN, SrO, TbTe, UC, YN, YbO, ZrO, CoO, MnO, PbO), Zinc blende (AgI, AlAs, AlP, AlSb, BAs, BN, BP, BeS, BeSe, BeTe, CdS, CuBr, CuCl, CuF, CuI, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, MnS, MnSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, SiC, ZnO, ZnS, ZnSe, BN, AlN, GaN, CdS, CdSe, C(hexagonal diamond), α-SiC, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 중 하나 이상인 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 육방정계 질화붕소 시트가 약 90% 이상의 순도로 육방정계 질화붕소를 포함하는 것인 기판상의 질화붕소 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 육방정계 질화붕소 시트의 폭 또는 너비가 1mm 이상의 크기인 것인 기판 상의 질화붕소 시트.
  9. 제1 기판 상에 제2 기판을 형성하여 복합 기판을 준비하는 단계;
    반응기 내의 상기 복합 기판에 열을 공급하면서 제1 열처리하는 단계;
    상기 제1 열처리 공정 중 상기 반응기에 질소 공급원 및 붕소 공급원을 도입하여 활성화 질소 및 활성화 붕소를 형성시키는 단계; 및
    상기 복합 기판 상에서 상기 활성화 질소 및 활성화 붕소가 서로 결합하여 형성된 육방정계 질화붕소 시트를 얻는 단계;를 포함하며,
    상기 제2 기판이 하기 화학식 1의 조성을 갖는 물질인 것인 기판상 질화붕소시트의 제조방법:
    <화학식 1>
    XaYb
    상기 X는 1족 원소, 2족 원소, 전이금속, 란탄족 원소, 악티늄족 원소, 13족 원소 및 14족 원소 중 하나 이상을 나타내며,
    상기 Y는 14족 원소, 15족 원소, 16족 원소 및 17족 원소 중 하나 이상을 나타내고,
    상기 a는 1 또는 2의 수를 나타내며,
    상기 b는 0 내지 3의 정수를 나타낸다.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 기판이 NaCl, AgCl, BaS, CaO, CeSe, DyAs, GdN, KBr, LaP, LiCl, LiF, MgO, NaBr, NaF, NiO, PrBi, PuC, RbF, ScN, SrO, TbTe, UC, YN, YbO, ZrO, CoO, MnO, PbO), Zinc blende (AgI, AlAs, AlP, AlSb, BAs, BN, BP, BeS, BeSe, BeTe, CdS, CuBr, CuCl, CuF, CuI, GaAs, GaP, GaSb, HgS, HgSe, HgTe, InAs, InP, MnS, MnSe, ZnS, ZnSe, ZnTe, SiC, ZnO, ZnS, ZnSe, BN, AlN, GaN, CdS, CdSe, C(hexagonal diamond), α-SiC, Al2O3, Fe2O3, Cr2O3 중 하나 이상인 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 활성화 질소 및 활성화 붕소가 상기 복합 기판의 표면에서 라미나 플로우를 형성하는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 제1 열처리 공정이 환원 분위기하에 수행되는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 질소 공급원이 NH3 및 N2에서 선택된 하나 이상인 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 붕소 공급원이 BH3, BF3, BCl3, B2H6, (CH3CH2)3B, (CH3)3B 및 지보란에서 선택된 하나 이상인 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 질소와 붕소의 공급원이 H3NBH3, (BH)3(NH)3 등에서 선택된 하나 이상인 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 제1 열처리가 약 300 내지 약 2,000℃의 온도 범위에서 약 0.001 내지 1000시간 동안 수행하는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  17. 제9항에 있어서,
    상기 육방정계 질화붕소 시트를 제2 열처리하여 상기 육방정계 질화붕소 시트의 결정성을 증가시키는 단계;를 더 포함하는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 열처리 공정이 불활성 대기하에 수행되는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2 열처리 공정이 수소 가스를 더 포함하는 것인 기판상 질화붕소 시트의 제조방법.
  20. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 기판상의 육방정계 질화붕소 시트를 구비한 전기소자.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015178553A1 (ko) * 2014-05-23 2015-11-26 한국과학기술원 질화붕소 양자점 제작 방법
KR20190100915A (ko) * 2017-01-06 2019-08-29 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코 육방정 질화붕소 박막과 그 제조 방법
KR102072580B1 (ko) * 2018-11-06 2020-02-03 한국과학기술연구원 헥사고날 보론 니트라이드 박막의 제조 방법 및 이를 이용한 다층 구조의 제조 방법 및 스위칭 소자의 제조 방법
CN111081504A (zh) * 2019-12-10 2020-04-28 深圳先进技术研究院 场发射阴极及其制备方法
KR20200046910A (ko) * 2018-10-26 2020-05-07 인제대학교 산학협력단 h-BN 성장용 LPCVD 시스템
KR20210066330A (ko) * 2019-11-28 2021-06-07 한국과학기술연구원 본딩/디본딩이 용이한 마스킹 블록, 마스킹 블록의 제조 방법 및 마스킹 블록을 이용한 이차원 소재의 패턴 형성 방법
WO2022108337A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 포항공과대학교 산학협력단 표면탄성파 장치용 기판 및 이를 포함하는 표면탄성파 장치

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015178553A1 (ko) * 2014-05-23 2015-11-26 한국과학기술원 질화붕소 양자점 제작 방법
KR20190100915A (ko) * 2017-01-06 2019-08-29 고쿠리츠켄큐카이하츠호진 카가쿠기쥬츠신코키코 육방정 질화붕소 박막과 그 제조 방법
KR20200046910A (ko) * 2018-10-26 2020-05-07 인제대학교 산학협력단 h-BN 성장용 LPCVD 시스템
KR102072580B1 (ko) * 2018-11-06 2020-02-03 한국과학기술연구원 헥사고날 보론 니트라이드 박막의 제조 방법 및 이를 이용한 다층 구조의 제조 방법 및 스위칭 소자의 제조 방법
KR20210066330A (ko) * 2019-11-28 2021-06-07 한국과학기술연구원 본딩/디본딩이 용이한 마스킹 블록, 마스킹 블록의 제조 방법 및 마스킹 블록을 이용한 이차원 소재의 패턴 형성 방법
US11359277B2 (en) 2019-11-28 2022-06-14 Korea Institute Of Science And Technology Masking block that is configured in a pattern for direct synthesis of a two-dimensional material having the pattern on a growth substrate and that is easily bondable to and debondable from the growth substrate
CN111081504A (zh) * 2019-12-10 2020-04-28 深圳先进技术研究院 场发射阴极及其制备方法
CN111081504B (zh) * 2019-12-10 2022-07-05 深圳先进技术研究院 场发射阴极及其制备方法
WO2022108337A1 (ko) * 2020-11-23 2022-05-27 포항공과대학교 산학협력단 표면탄성파 장치용 기판 및 이를 포함하는 표면탄성파 장치

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