KR20210133836A - 단결정성 케이블용 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블 - Google Patents

단결정성 케이블용 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판에 열증발 방식으로 증착되어 형성되는 단결정성 케이블용 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블에 관한 것이다.
본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체는 다결정의 제1물질층과, 상기 제1물질층의 상측에 증착되며, 하기 관계식 A를 만족하여 단결정 수준의 결정배향을 갖는 제2물질층 및 단결정 수준으로 결정배향된 제2물질층의 상측에 에피택셜하게 증착되는 단결정 금속층을 포함하여 구성된다.
[관계식 A]
0°< FWHM2 ≤ 3°
(단, FWHM2는 박막 결정립계에서의 결정방위차 각도(misorientation angle) 분포곡선의 반가폭(full width at half maximum)이다.)
상기와 같은 본 발명에 의하면, 결정배향성이 우수한 단결정성 박막 제조기술을 바탕으로 제조시간을 줄이면서 다양한 사이즈의 단결정성 케이블용 와이어 도체를 대량 생산할 수 있으므로, 생산성이 크게 향상될 수 있다. 또한, 상기와 같은 단결정성 케이블용 와이어 도체를 포함하는 단결정 케이블은 전기전도도 및 신호전달이 우수한 고품질 제품으로 형성될 수 있다.

Description

단결정성 케이블용 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블{ Single crystal wire conductor for cable, Single crystal cable comprising the same}
본 발명은 기판에 열증발 방식으로 증착되어 형성되는 단결정성 케이블용 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블에 관한 것이다.
일반적으로 케이블용 와이어 도체에 널리 사용되는 금속은 구리이며, 구리 도체의 순도를 높이기 위해 구리 금속의 결정형상 개선에 대한 노력이 이루어지고 있다.
즉, 구리 금속을 포함한 대부분의 금속은 결정으로 이루어져 있고, 이런 결정들은 경계면 즉, 결정립들이 존재하게 되는데, 이와 같은 결정립들은 전류 및 신호의 흐름에 방해 요소로 작용하게 된다.
한편, 금속 결정의 크기가 크면 클수록 결정립의 수는 감소하며, 이는 곧 전류 및 신호의 흐름에 상승 효과로 작용하게 된다.
따라서, 결정구조가 잘 갖추어져 전기전도도 및 신호전달이 뛰어난 고품질의 단결정 구리 와이어 도체와 이를 포함하는 단결정 케이블을 제조하기 위한 노력이 이루어지고 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 단결정 케이블의 제조방법에 관한 것으로, 대한민국 공개특허 10-2018-0109394“단결정 구리 와이어 도체 및 이를 포함하는 케이블 및 이의 제조방법”에서는 초크랄스키법(Czochralski mothod)으로 단결정 구리를 성장시키고, 이를 다시 방전 가공을 이용하여 단결정 구리 와이어로 형성하는 기술이 개시된다.
그리고, 전술한 종래 기술 이외에도 대부분의 단결정 구리 와이어 도체나 단결정 케이블을 제조하기 위한 기술들은 초크랄스키법으로 단결정 구리를 성장시키는 방법을 이용해 오고 있다.
상기 초크랄스키법으로 단결정 구리를 성장시키는 방법은 구리 덩어리를 융점(Tm)인 1083℃ 보다 높은 온도에서 가열하여 구리 용탕을 형성하고, 용융 이후 1000 내지 1100℃의 온도분위기에서 구리 용탕에 단결정 구리 시드(seed)를 접촉시켜 서서히 회전시키면서 상측으로 이동하여 냉각시키는 과정을 포함한다.
즉, 구리 용탕과 접촉한 구리 시드(seed)를 서서히 회전시키면서 상승시키면 구리 시드에 접촉된 구리 용탕이 냉각되면서 단결정 구리로 성장하게 되며, 이를 방전 가공하여 원하는 크기와 형태로 절단하여 단결정 구리 와이어 도체를 형성하게 된다.
하지만, 상기와 같은 방식으로 단결정 구리 와이어 도체를 형성하기 위해서는 구리 용탕을 형성하기 위한 도가니와, 구리 시드를 접촉시켜 회전하면서 상승시키기 위한 장치 등 고가의 장비가 요구되는 문제점을 가진다.
또한, 가열된 구리 용탕을 구리 시드에 묻혀서 서서히 회전 및 상승시키며 결정성장이 이루어짐에 따라 장시간의 제조과정이 요구됨은 물론 제조 가능한 사이즈가 제한되는 문제점을 가진다.
KR 10-2018-0109394 A
본 발명의 목적은 기판에 자발적 결정배향 방식을 이용하여 제조되는 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 롤-투-롤 연속공정을 적용하여 제조시간을 줄이면서 대량 생산이 가능한 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 제조되는 단결정성 케이블용 와이어 도체를 포함하는 단결정 케이블을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체는 다결정의 제1물질층과, 상기 제1물질층의 상측에 증착되며, 하기 관계식 A를 만족하여 단결정 수준의 결정배향을 갖는 제2물질층 및 단결정 수준으로 결정배향된 제2물질층의 상측에 에피택셜하게 증착되는 단결정 금속층이 포함되는 것을 특징으로 한다.
[관계식 A]
0°< FWHM2 ≤ 3°
(단, FWHM2는 박막 결정립계에서의 결정방위차 각도(misorientation angle) 분포곡선의 반가폭(full width at half maximum)이다.)
상기 제1물질층은 금속, 금속산화물, 폴리머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 어느 하나의 기판 상측에 열증발증착되는 것임을 특징으로 한다.
상기 단결정 금속층은 금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 진공증착하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2물질층과 단결정 금속층 사이에는 용해 가능한 분리층이 더 구비되어, 상기 제2물질층으로부터 단결정 금속층이 분리되는 것을 특징으로 한다.
상기 분리층은 결정배향도가 개선된 상기 제1물질층의 상측에 산화바륨옥사이드(BaO)를 에피택셜하게 증착시켜 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 단결정 케이블은 상기 단결정성 케이블용 와이어 도체 및 상기 단결정성 케이블용 와이어 도체를 감싸는 하나 이상의 절연층을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다결정 구조의 기판 상에 단결정 수준의 결정배향성을 가지는 물질층을 증착시킨 이후 결정배향성이 개선된 물질층의 상측으로 금속층을 에피택셜하게 증착시켜 단결정성을 가지는 금속층을 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따르면 쵸크랄스키법을 포함한 기존의 단결정 금속층 형성방법 대비 제조시간을 줄이면서 다양한 사이즈의 단결정성 케이블용 와이어 도체를 대량 생산할 수 있으므로, 생산성이 크게 향상될 수 있다.
또한, 상기와 같은 단결정성 케이블용 와이어 도체를 포함하는 단결정 케이블은 전기전도도 및 신호전달이 우수한 고품질 제품으로 형성될 수 있으며, 목적에 따라 다양한 형상으로 제조될 수 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 단결정 케이블의 제조방법을 보인 도면.
도 2 는 본 발명에 따른 단결정 케이블 제조방법의 일례를 보인 순서도.
도 3 은 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제조하기 위한 열증발증착장치의 개략적인 구조를 보인 도면.
도 4 는 본 발명의 단결정 형성 매커니즘을 보이기 위한 도면.
도 5 는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단결정성 FeCo 박막을 보인 도면.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FexCo1-x합금으로 형성된 박막의 조성비에 따른 2-theta를 분석하여 나타낸 그래프
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 물질로 MgO 및 LMO를 적용해 Phi Scan을 분석하여 결정들의 평면방향으로의 정렬도를 나타낸 도면.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 물질의 결정립계에서의 결정립들의 결정방위차 각도의 반가폭에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 열증발증착법으로 제2 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 단계에서, 제2 물질의 증착률에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 열증발증착법으로 제2 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 단계에서 증착온도에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면.
도 11 은 단결정 수준의 결정배향성을 나타내는 두께에 대한 실험결과를 나타낸 도면.
도 12 는 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성을 위한 금속층 형성 구조의 다양한 실시 예를 보인 도면.
도 13 은 본 발명에 따른 단결정 케이블의 다양한 실시 형태를 보인 도면.
도 14 는 본 발명에 따른 단결정 케이블 제조방법의 다른 실시 예를 보인 도면.
도 15 는 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제조하기 위한 롤-투-롤 막 분리 장치의 일실시 예를 보인 도면.
도 16 은 도 14에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성을 위한 단결정 금속층 형성과정을 보이기 위한 도면.
도 17 은 본 발명에 따른 단결정 케이블 제조방법의 또 다른 실시 예를 보인 도면.
도 18 은 본 발명에 따른 분리층을 포함한 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성구조의 다양한 실시 예를 보인 도면.
도 19 는 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체의 제조를 위한 권선장치의 개략적인 구조를 보이기 위한 도면.
도 20 은 본 발명에 따른 단결정 케이블의 또 다른 실시 형태들을 보인 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다.각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 기재된다. 또한, 실시 예의 설명에 있어 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 설명을 간략히 하거나 생략하였으며, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 이해되는 것이 바람직할 것이다.
한편, 본 명세서에서 기재된 결정의 배향도(degree of orientation)는 다결정에서 결정립(grain)의 배향축의 방향이 서로 일치하는 정도를 의미하고, 결정립(grain)은 다결정 내의 각각의 결정을 의미한다.
본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체는 기판에 소스물질을 반복 증착하여 제조되며, 증착되는 물질층의 결정배향성을 제어하여 단결정성을 가지는 도체층을 형성하고, 이를 요구되는 와이어 형상으로 가공하여 형성된다.
구체적으로, 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체는 다결정의 제1물질로 형성된 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판의 상측으로 다결정의 제2물질을 증착시켜 결정립의 결정배향성이 우수한 박막을 형성하는 단계, 결정배향성이 개선된 단결정수준의 박막 상측으로 에피택셜하게 단결정 도체층을 형성하는 단계 및 단결정 도체층을 요구되는 사양에 대응되도록 가공하여 단결정성 케이블용 와이어 도체를 형성하는 단계를 포함한다.
그리고, 상기와 같이 형성된 단결정성 케이블용 와이어 도체는 다시 피복층으로 감싸는 과정을 통해 단결정성 케이블로 제조된다.
도 2 에는 본 발명에 따른 단결정성 케이블 제조방법의 일례를 보인 순서도가 도시되어 있고, 도 3 에는 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제조하기 위한 열증발증착장치의 개략적인 구조를 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체는 열증발증착장치(100)를 이용하여 제조될 수 있다.
상기 열증발증착장치(100)는 내부공간을 진공상태로 유지하기 위한 진공챔버(110)와, 상기 진공챔버 내부에 구비되는 유도가열히터(120), 상기 유도가열히터(120)에 의해 가열되어 소스물질(160)을 증발시키기 위한 증발기(140)를 포함하도록 구성되며, 상기 증발기(140)에 의해 기화되는 물질(162)이 증착되는 기판(180)이 내부에 수용되면, 상기 기판(180)에 투입된 소스물질(160)이 증착된 박막(164)을 형성할 수 있다.
본 발명에서 상기 기판(180)은 결정의 크기가 수 내지 수십 nm인 다결정의 결정질 고체로써, 1종 또는 2종 이상의 원소로 구성되는 금속, 금속산화물, 폴리머로 이루어진 그룹 중에서 선택될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 기술적 특징인 다결정 기판 상에 결정배향성을 개선시켜 단결정이 형성되는 과정에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4 에는 본 발명의 단결정 형성 매커니즘을 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.
이를 참고하면, 다결정의 제1 물질로 형성된 제1 물질층은 층을 이루는 결정립 각각의 배향축 방향이 랜덤하게 형성된 상태로 다결정 기판의 결정립을 따라 배향된 형태일 수 있다.(도 4의 (a) 참조).
상기와 같은 다결정의 제1물질층 상측에 다결정의 제2 물질을 증착시켜 제2 물질층인 박막을 형성하되, 상기 증착시 제1 물질층의 결정립의 결정 크기(grain size)보다 큰 결정핵이 생성되면서 제2물질의 결정성장과 함께 박막이 증착된다.
즉, 상기 다결정의 제2 물질이 증착될 때, 순간적으로 제1 물질층 상에 결정핵이 빠르게 생성 및 성장하면서 증착되고, 제1 물질층의 결정립계에서의 결정의 크기(grain size)보다 크게 생성되며, 이 때 박막의 결정립들의 배향축의 방향이 제1 물질층의 결정립들의 배향축 평균방향과 정렬방향이 일치할 때 가장 에너지가 낮아 기판의 평균 배향축 정렬방향과 평행하게 증착될 수 있게 된다(도 4의 (b) 참조).
이를 위해 상기 제1물질층의 상측에 증착되는 제2 물질의 결정립 크기는 상기 제1 물질층 결정립 크기의 적어도 2배 이상이며, 보다 바람직하게는 5~6배 이상일 때 제1 물질층의 결정립들의 배향축 평균방향과 박막의 결정립들의 배향방향이 거의 일치할 수 있게 된다. 이후 제2 물질의 증착이 지속됨에 따라 상기 결정핵이 성장하면서 박막이 증착이 완료되면, 박막의 결정립 결정배향성은 결정립계에서의 결정방위차 각도의 반가폭이 3°이내를 만족하는 단결정성을 나타내게 된다.(도 4의 (c) 참조)
보다 구체적으로, 도 5 에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 단결정성 FeCo 박막을 보인 도면이 도시된다.
도 5의 (a)는 FeCo 합금 박막의 표면을 SEM 사진을 나타낸 것으로 이를 참조하면, FeCo 박막은 FeCo 결정모양이 직사각형을 형성하며 배향축이 반듯하고 일정하게 정렬되어 있는 바, 이는 단결정 수준으로 배향된 상태로 결정핵이 생성되고 결정이 에피택셜하게 성장하면서 박막이 형성되었음을 의미한다.
즉, 다결정의 제1 물질로 형성된 제1 물질층 상에 다결정인 FeCo 합금박막이 형성됨에도 불구하고, 제1 물질층의 결정립들의 배향축 평균방향과 정렬방향이 일치하여, 제1 물질층의 평균 배향축 정렬방향과 평행하게 FeCo 박막이 증착됨에 따라 단결정성의 FeCo 박막이 형성된다.
또한, 도 5의 (b)는 FeCo 합금 박막의 단면을 TEM 사진으로 나타낸 것으로 이를 참고하면, LMO층과 FeCo 합금 박막의 계면에서부터 에피택셜하게 결정 성장이 이루어짐을 단적으로 나타내고 있다.
그리고, 도 5의 (c)는 600℃ 이상의 온도에서 열증발증착법을 통해 증착 형성된 FeCo 합금 박막의 400nm 이하 두께에서의 표면을 SEM 사진으로 나타낸 것으로, FeCo 합금 박막의 FeCo 결정들이 사각형을 가지면서 일자로 정렬된 모습을 보인다.
또한, 도 5의 (d)의 경우 400~600℃의 온도에서 열증발증착법을 통해 증착 형성된 FeCo 합금 박막의 400nm 이상의 두께에서의 표면을 SEM 사진으로 나타낸 것으로, FeCo 합금 박막의 FeCo 결정들이 합쳐져서 평탄한 표면을 가짐을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 단결정 금속층은 상술한 바와 같이 제2 물질 증착시 결정핵이 생성되고 결정이 에피택셜하게 성장하며, 결정핵이 생성될 때 에너지가 가장 낮은 상태로 FeCo층의 결정배향성이 제어되므로, 제2 물질이 증착됨과 거의 동시에 단결정 수준의 결정배향성을 나타내게 된다.
바람직하게는 본 발명의 단결정성 박막은 제1 물질로 형성되는 제1물질층과의 계면에서부터 수십 nm 이내에서 제1 물질층의 결정립들의 배향축 평균방향과 평행하게 결정배향되도록 증착되고, 결정이 에피택셜하게 성장하면서 박막이 증착됨에 따라 수백 nm 내지 수 ㎛에 이르는 단결정성 박막을 형성할 수 있게 된다. 보다 바람직하게는 본 발명의 단결정성 박막은 박막의 하부에 형성된 물질층과의 계면에서부터 40nm 이내에서 관계식 A를 만족시키는 단결정성을 나타낸다.
[관계식 A]
0°< FWHM2 ≤ 3°
(단, FWHM2는 박막 결정립계에서의 결정방위차 각도(misorientation angle) 분포곡선의 반가폭(full width at half maximum)이다.)
또한, 본 발명에 있어서 다결정의 제2 물질은 Fe, Fe합금 또는 Fe계 화합물일 수 있다. 이 때, 상기 Fe계의 제2 물질로 형성되는 박막 즉 제2 물질층은, 체심입방(body-centered cubic: bcc) 구조를 가짐에 따라, 제2 물질층의 결정립들의 배향축의 평균방향과 평행하게 각 결정의 중심에 위치하는 결정핵이 배향되면서 증착될 수 있다.
또한, Fe는 지각에서 알루미늄 다음으로 흔한 금속이며 지구를 구성하는 원소 중 가장 비중이 높다. 따라서 상기 Fe계 단결정성 박막은, 원가면에서 경제성을 높이는 것은 물론 결정배향성이 우수하고, 다결정의 제1 물질로 형성되는 기판의 종류에 관계없이 우수한 결정배향성을 나타낼 수 있어 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체에 적용될 수 있다.
이 때, 바람직하게는 상기 Fe계 박막은 Fe와 Co 및/또는 Ni의 합금으로 형성된 박막일 수 있다.
보다 바람직하게는 FexCo1-x(단, 0≤x≤0.5) 또는 FeNi3일 수 있다.
또한, 상기 박막을 형성하는 다결정의 제2 물질은 Ag 일 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 FexCo1-x합금으로 형성된 박막의 조성비에 따른 2-theta를 분석하여 나타낸 그래프로 FeCo 박막의 결정배향성을 측정하기 위한 철과 코발트의 증착부위 관련, #1에 가까울수록 철의 조성비가 높고 #7에 가까울수록 코발트의 조성비가 높음을 의미한다. 이를 참고하면, 철과 코발트의 조성비가 상이하더라도 결정들의 평면방향으로의 정렬도가 유지되는 것으로 나타난다.
이러한 결과로부터 철과 코발트 사이의 조성비에 민감하지 않고 조성비의 변화에 따라 결정배향이 큰 차이가 없이 결정배향을 잘 유지하고 있는 바 FexCo1-x 박막은 단결정성 박막으로서 상용화될 수 있음을 의미한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 물질로 MgO 및 LMO를 적용해 Phi Scan을 분석하여 결정들의 평면방향으로의 정렬도를 나타낸 도면으로, 제1 물질로 MgO 및 LMO를 적용해 Phi Scan을 분석하여 결정들의 평면방향으로의 정렬도를 나타낸 것이다(단, Phi Scan은 평면을 360°각도로 보았을 때, cube texture는 4개의 피크가 보여야 하는데, 각 피크가 샤프할수록 정렬이 잘 되었다고 볼 수 있다).
이를 참고하면, 0°, 90°, 180°, 270°에서의 피크를 통해 정방향으로 성장된 MgO로 이루어진 제1 물질의 기판 반가폭의 평균이 6.8°이고, 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 2.6°인 것으로 나타났고(도 7의 (a)), 0°, 90°, 180°, 270°에서의 피크를 통해 정방향으로 성장된 LMO로 이루어진 제1 물질의 기판 반가폭의 평균이 6.8°이고, 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 2.9°인 것으로 나타났다(도 7의 (b)).
즉, 제1 물질의 종류에 상관없이 증착되는 FeCo 박막은 3°이내의 반가폭을 나타내었는바, 제1 물질의 종류가 다르더라도 유사한 단결정성의 배향성을 보임을 확인할 수 있게 된다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 제1 물질의 결정립계에서의 결정립들의 결정방위차 각도의 반가폭에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면으로 제1 물질로 MgO를 적용하고, 제2 물질로 FeCo를 동일하게 적용하되, 제1 물질의 MgO의 반가폭만을 달리하여 Phi Scan을 분석해 결정배향능력을 나타낸 것이다.
이를 참고하면 도 8의 (a)는 0°, 90°, 180°, 270°에서의 피크를 통해 정방향으로 성장된 MgO로 이루어진 제1 물질의 기판 반가폭의 평균이 6.8°이고, 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 2.8°이고, 도 8의 (b)는 0°, 90°, 180°, 270°에서의 피크를 통해 정방향으로 성장된 MgO로 이루어진 제1 물질의 기판 반가폭의 평균이 무려 13.53°이고, 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 2.6°인 것으로 나타났다.
이러한 결과로부터 제1 물질이 형성된 기판의 평균 배향축의 결정방위차 각도가 6.8° 혹은 13.53°로 치우쳐 있더라도 기판의 결정립들의 전체적인 배향축 평균방향은 한 방향이므로, 제1 물질인 MgO의 결정배향능력이 나쁘더라도 FeCo 박막이 단결정 수준으로 배향됨을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 있어서 상기 다결정의 제1물질로 형성되는 기판의 상부에 다결정의 제2 물질이 결정배향되면서 단결정성을 나타내게 되는 바, 본 발명의 단결정성 박막은 특히 기판과 박막의 결정배향성이 아래의 관계식 B를 만족하면서, 박막의 결정배향성이 0°< FWHM2 ≤ 3°를 만족하는 것을 특징으로 한다.
[관계식 B]
5°< FWHM1 - FWHM2 ≤ 20°
(단, FWHM1, FWHM2는 각각 기판과 박막의 결정립계에서의 결정방위차 각도(misorientation angle) 분포곡선의 반가폭(full width at half maximum)이다.)
즉, 단결정성 박막을 형성하는 제2 물질이 증착되면서 형성되는 결정립의 크기가 기판의 결정립의 크기의 적어도 2배 이상으로 형성되면서 결정핵이 생성되고, 결정이 성장하면서 배향이 이루어지게 되므로, 기판의 결정립계에서의 반가폭과 단결정성을 나타내는 박막의 반가폭은 상당한 차이를 나타내게 된다.
특히, 증착 속도가 증가할수록 결정핵이 급격히 성장하면서 단결정 수준으로 박막이 형성될 수 있고, 초전도체에 적용되는 IBAD, RABiTS 금속기판은 결정방위차 각도가 평균 6°이고 일반적으로 사용되는 기판의 결정립계에서의 결정방위차 각도의 반가폭은 최대 20°정도이므로, 상술한 바와 같이 기판과 박막의 결정배향성이 관계식 B를 만족하면서, 박막의 결정배향성이 0°< FWHM2 ≤ 3°를 만족할 수 있게 되는 것이다.
또한, 본 발명에 있어서 상기 기판은 다결정의 제1 물질로 형성되는데, 이 때 제1 물질은 결정질 고체일 수 있다. 바람직하게는 상기 결정질 고체는 단일원소 1종 또는 2종 이상의 원소로 구성된다.
결정질(crystalline) 고체는, 장범위의 원자 간에 반복적이거나 주기적인 배열이 존재하는 재료로써 응고에 의해 원자들의 규칙적인 3차원적 패턴을 형성하며 위치하고 원자는 최인접 원자와 결합한 형태를 이루는 것으로, 모든 금속과 대부분의 세라믹, 일부 폴리머는 통상적인 응고 조건에서 결정구조를 형성한다.
이러한 결정질 고체는 결정 전체가 일정한 배향축을 따라 규칙적으로 생성되는 단결정 구조와, 배향이 서로 다른 조그만 단결정들의 집합을 이루는 다결정 구조를 모두 포함한다.
보다 바람직하게, 상기 제1 물질은 결정의 크기가 수 내지 수십 nm인 다결정의 결정질 고체로써, 상기 제1 물질은 1종 또는 2종 이상의 원소로 구성되는 금속, 금속산화물, 폴리머 중 어느 하나 이상일 수 있다.
상기 금속으로는 구리, 티타늄, 알루미늄, 강철 및 스테인리스 스틸 중 어느하나 이상을 들 수 있다.
그 외 IBAD(Ion Beam Assisted Deposition), RABiTS(Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate) 및 하스텔로이(Hastelloy) 중 어느 하나 이상을 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상기 금속산화물은 주석(Sn)산화물, 안티몬(Sb), 나이오븀(Nb) 또는 불소 도핑된 주석(Sn)산화물, 인듐(In)산화물, 주석 도핑된 인듐(In)산화물, 아연(Zn)산화물, 알루미늄(Al), 붕소(B), 갈륨(Ga), 수소(H), 인듐(In), 이트륨(Y), 티타늄(Ti), 실리콘(Si) 또는 주석(Sn) 도핑된 아연(Zn)산화물, 마그네슘(Mg)산화물, 캐드뮴(Cd)산화물, 마그네슘아연(MgZn)산화물, 인듐아연(InZn)산화물, 구리알루미늄(CuAl)산화물, 은(Ag)산화물, 갈륨(Ga)산화물, 아연주석산화물(ZnSnO), 티타늄산화물(TiO2) 및 아연인듐주석(ZIS)산화물, 니켈(Ni)산화물, 로듐(Rh)산화물, 루세늄(Ru)산화물, 이리듐(Ir)산화물, 구리(Cu)산화물, 코발트(Co)산화물, 텅스텐(W)산화물 및 티타늄(Ti)산화물 중 어느 하나 이상을 선택하여 기판으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리머 기판은 유연기판으로써, 사용되는 폴리머는 폴리이미드(polyimide, PI), 폴리아미드(polyamide, PA), 폴리아미드-이미드(polyamideimide), 폴리에스테르(polyester), 폴리우레탄(polyurethane, PU), 폴리우레탄아크릴레이트(polyurethaneacrylate, PUA), 폴리아크릴아미드(polyacrylamide, PA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethyleneterephthalate, PET), 폴리에테르 설폰(polyether sulfone, PES), 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate, PEN), 폴리카보네이트(polycarbonate, PC), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate, PMMA), 폴리에테르이미드(polyetherimide, PEI), 폴리다이메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS), 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐알코올(polyvinyl alcohol, PVA), 폴리스티렌(polystyrene, PS), 이축연신폴리스티렌(biaxially oriented PS, BOPS), 아크릴수지, 실리콘수지, 불소수지 및 변성에폭시수지 중 어느 하나 이상일 수 있다.
단, 전술한 바와 같이 롤-투-롤 방식을 적용하고자 할 경우에는 유리나 사파이어 웨이퍼 등 유연성이 낮은 물질은 제외될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 박막을 형성하는 단계는, 기판의 상부에 다결정의 제2 물질이 증착될 때 결정핵이 생성되고 결정이 에피택셜하게 성장하여 박막이 형성되는 바, 결정핵이 생성될 때 에너지가 가장 낮은 상태로 박막의 결정배향성이 제어되므로, 제2 물질이 증착됨과 거의 동시에 단결정 수준의 결정배향성을 나타내어, 상술한 관계식 A 및 관계식 B를 만족하게 된다.
이 때, 상기 증착방법으로는 화학적 기상증착(CVD:chemical vapor deposition), 물리적 기상증착(PVD: Physical Vapor Deposition), 원자층 증착(ALD:atomic layer deposition), 스핀 온 글라스(Spin-On-Glass, SOG), 도금 기타 다양한 방법을 이용할 수 있다. 바람직하게는, 상기 박막을 형성하는 단계는 박막의 조직을 제어하고 결정배향성을 향상시키기 위하여 진공증착에 의하여 박막을 형성하는, 열 또는 플라즈마를 이용하는 CVD법, 열증발, 전자빔 또는 스퍼터링을 이용하는 PVD법을 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른, 열증발증착법으로 제2 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 단계에서, 제2 물질의 증착률에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면이다.
즉, 제2 물질의 증착률을 빨리 했을 때와 느리게 했을 때를 도 9의 (a) 내지 (c)에 나타낸 본 발명의 제2 물질의 증착률에 따른 결정배향능력을 Phi Scan 분석결과로 나타낸 것이다. 단, 0°, 90°, 180°, 270°에서의 피크를 통해 정방향으로 성장된 MgO로 이루어진 제1 물질의 기판 반가폭의 평균이 6.8°이다.
이를 참고하면, 도 9의 (a)는 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 1.5°인 것으로 나타났으며, 이 때 증착률은 40Å/sec이다. 또한 도 9의 (b)는 45°, 135°, 225°, 315°에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeCo 합금의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 3.5°이다. 이때 증착률은 증착시작점에서 0에서부터 시작하여 40Å/sec 증가하는 증착률이다. 또한 도 9의 (c)는 45°, 135°, 225°, 315° 부근에서의 피크를 통해 45°방향으로 성장된 FeNi3의 제2 물질로 이루어진 박막의 반가폭의 평균이 1.5°인 것으로 나타났으며, 이 때 증착률은 40Å/sec이다.
상기 도 9의 결과로부터 증착률이 클 경우 결정핵의 생성 및 결정의 성장이 빨리 이루어져 결정립의 크기가 증대되어 결정배향성이 높아지고, 증착률이 작은 경우 결정핵의 생성 및 결정의 성장이 상대적으로 천천히 이루어짐에 따라 결정립의 크기가 작고 결정배향성이 낮아짐을 확인할 수 있다. 따라서 증착률이 높을수록 결정배향성이 높아진다. 또한 제2 물질로서 Fe계 물질은 체심입방구조를 가짐에 따라 기판의 결정립들의 배향축의 평균방향과 평행하게 각 결정의 중심에 위치하는 결정핵이 배향되면서 높은 증착률로 증착될 때 결정배향성이 높아진다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 열증발증착법으로 제2 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 단계에서 증착온도에 따른 결정배향능력을 나타낸 도면으로, 증착온도에 따른 FeCo 박막의 결정배향능력을 FeCo(002) 피크에 의해 확인한 결과를 나타낸 것이다. 즉, 도 10의 (a) 내지 (h)는 제1 물질인 기판의 온도가 각각 150℃, 200℃, 300℃, 400℃, 500℃, 600℃, 700℃, 800℃일 때 제2 물질인 FeCo 합금 박막의 XRD 결과를 나타낸 것이다. 이를 참조하면, FeCo가 기판 온도 150℃에서 비정질이다가 200℃에서부터 결정배향이 이루어져 결정화되는 것으로 나타났으며, 이렇게 200℃에서부터 결정배향이 이루어지다가 800℃에서도 결정배향이 이루어진 것을 확인할 수 있다.
따라서, 바람직하게는 상기 Fe계의 제2 물질로 박막을 형성하는 단계는 적어도 200℃, 보다 바람직하게는 500내지 600℃에서 증착이 이루어질 수 있다. 일반적인 금속박막 형성시 700℃이상의 고온에서 증착되는 것이 요구되는 것과 비교하면 특히 Fe계의 제2 물질로 박막을 형성할 때 결정배향능력이 매우 뛰어난 것을 확인할 수 있다.
이처럼 본 발명의 단결정성 박막의 제조방법에 따르면, 상기 기판의 상부에 다결정의 제2 물질을 증착시켜 박막을 형성하는 단계는 증착온도 및 증착율을 제어함으로써 단결정 수준의 높은 결정배향성을 갖도록 할 수 있다.
도 11 은 단결정 수준의 결정배향성을 나타내는 두께에 대한 실험결과를 나타낸 도면으로, 제2 물질로 Fe 합금 중 FeCo 합금의 두께에 따른 증착 시 결정배향시점을 나타낸 것이다. 즉, 기판 상에 (a) 40nm, (b) 80nm, (c) 120nm로 달리하여 FeCo박막을 증착시킨 경우, 증착과 거의 동시에 Fe(110) 결정면 방향 분포도가 0.5° 이내로 자발적으로 정렬되어 단결정 수준의 결정배향성을 나타낸다.
따라서, 본 발명의 단결정 형성 매커니즘에 따르면 제2물질층 박막은 제1 물질로 형성되는 기판과의 계면에서부터 수십 nm 이내에서 기판의 결정립들의 배향축의 평균방향과 평행하게 결정배향되도록 증착되며, 보다 바람직하게는 제2물질층 박막의 하부에 형성된 기판과의 계면에서부터 40nm 이내에서 상술한 관계식 A를 만족시키는 단결정성을 나타낸다.
또한, 도 12 에는 상기와 같은 특징의 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성을 위한 금속층 형성 구조의 다양한 실시 예를 보인 도면이 도시되고, 도 13 에는 본 발명에 따른 단결정성 케이블의 다양한 실시 형태를 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명에서는 목적에 따라 기판의 상측에 MgO를 에피택셜 성장시키고, FeCo(도 12의 (a) 참조) 또는 Ag(도 12의 (b) 참조)를 결정배향성을 개선시키기 위한 물질층으로 증착킬 수 있다. 다만, Ag 층의 경우 상대적으로 고가의 금속이므로 FeCo층과 함께 적층하여 사용량을 줄일 수 있다.(12의 (c) 참조)
상기와 같은 구조로 형성되는 적층기판은 단결정 케이블의 제조를 위한 단결정성 케이블용 와이어 도체로 형성될 수 있다.
즉, 상기 적층기판은 와이어 컷(wire-cut) 방식의 방전가공을 통하여 슬리팅되어 단결정성 케이블용 와이어 도체로 제조될 수 있다..
한편, 슬리팅된 적층기판은 단결정 금속층의 표면 응력 제거를 위해 알루미나 분말 등을 이용하여 연마될 수 있다. 또한, 슬리팅 되어 형성된 단결정성 케이블용 와이어 도체 표면에 형성된 응력의 영향은 희석된 불산을 이용하여 제거될 수 있다.
상기와 같은 제조공정을 통해 제조된 단결정성 케이블용 와이어 도체는 오디오 케이블이나, 파워케이블, 스피커 케이블 등의 형태로 제조될 수 있으며, 이를 위해 단결정성 케이블용 와이어 도체에는 피복을 형성하기 위한 공정이 이루어진다.
상기 피복을 형성하기 위한 공정에서는 단결정성 케이블용 와이어 도체(910)의 외측으로 절연층(940)과 차폐층(960) 및 시스층(980)을 형성하게 되며, 상기 차폐층(960)과 시스층(980)은 요구되는 기능에 따라 선택적으로 부가될 수 있다.
한편, 단결정 케이블은 내부에 수용되는 단결정성 케이블용 와이어 도체의 개수에 따라 단심형과 다심형으로 구분될 수 있으며, 이하에서는 설명의 편의를 위해 직사각 형태의 단심형 구조를 중심으로 설명하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 단결정 케이블은 요부구성인 단결정성 케이블용 와이어 도체(910)의 형상에 대응하여 직사각 형태로 형성될 수 있다.
상기 단결정성 케이블용 와이어 도체(910)는 케이블의 중앙에 배치되며, 외측으로 절연층(940)이 더 형성된다. 상기 절연층(940)은 상기 단결정성 케이블용 와이어 도체(910)보다 큰 직경을 가진 절연성 압축튜브 또는 폴리우레탄 튜브 등으로 필요에 따라 다수개의 절연층(940)이 형성될 수 있다.
그리고, 상기 절연층(940)의 외측에는 차폐층(960)이 형성될 수 있다.
상기 차폐층(960)은 외부로부터 전기장, 자기장, 빛, 열 등의 영향을 차단하거나 누설되는 것을 차단하기 위한 것으로 편조차폐, 횡권차폐, 테이프차폐등의 방식으로 형성될 수 있으며, 유연성과 기계적 강도를 고려하여 편조차폐 방식으로 제조된다.
또한, 상기 차폐층(960)의 외측에는 시스층(980)이 더 형성될 수 있다.
상기 시스층(980)은 외상이나 부식으로부터 케이블을 보호하기 위한 외장 피복으로 실리콘 고무, 테프론, PVC, PE, PUT, PET와 같은 재료를 이용하여 형성된다.
한편, 본 발명에 따른 단결정 케이블은 도 13의 (a)와 같이 기판(912), 다결정인 MgO층(914), 결정배향성을 개선시켜 단결정 수준으로 증착된 FeCo층(916) 및 상기 FeCo층의 상측으로 에피택셜 성장한 단결정 Cu층(918)을 모두 포함하는 구조 이외에도 분리층을 이용하여 도 13의 (b) 내지 (d)와 같은 형태로 제조될 수 있다.
도 14 에는 본 발명에 따른 단결정 케이블 제조방법의 다른 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있고, 도 15 에는 본 발명에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체를 제조하기 위한 롤-투-롤 막 분리 장치의 일실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
그리고, 도 16 에는 도 14에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성을 위한 단결정 금속층 형성과정을 보이기 위한 도면이 도시되어 있고, 도 17 에는 본 발명에 따른 단결정 케이블 제조방법의 또 다른 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있으며, 도 18 에는 본 발명에 따른 분리층을 포함한 단결정성 케이블용 와이어 도체 형성구조의 다양한 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에서는 다결정의 제1물질층 상측으로 결정배향성을 개선시키기 위한 다결정의 제2물질층을 형성하는 과정은 동일하게 이루어지며, 자발적 결정성장에 의해 증착된 단결정성 제2물질층의 상측으로 분리하고자 하는 층의 위치에 따라 분리층이 배치된다.
즉, 도 18의 (a) 및 (b)와 같이 단결정성 금속층인 Cu 층만을 분리하여 Cu 박막을 활용하고자 할 경우에는 Cu층의 하측에 분리층인 BaO층을 증착시켜 적층기판을 형성하며, 다른 기능층과 함께 분리하여 활용하고자 할 경우에는 도 18의 (C) 및 (d)와 같이 해당 기능층의 하측에 분리층인 BaO층을 증착시켜 적층기판을 형성한다.
한편, 본 실시 예의 분리층인 BaO는 하부에 형성되는 MgO, Ag 등과 입방 대칭을 갖는 결정구조를 가짐에 따라 MgO 또는 Ag 층의 상측에서 양호한 에피택셜 BaO층으로 성장될 수 있다.
또한, 상기와 같이 형성된 BaO 층은 롤-투-롤 막분리장치(200)에 의해 용해되어 원하는 층상구조로 용이하게 분리될 수 있다.
상기 롤-투-롤 막분리장치(200)는 도 18의 (a) 내지 (d)와 같이 형성된 적층기판(400)을 분리조(210) 내부에 수용된 물에 침지시켜 BaO층이 용해되면서 단결정 금속층(420)과 분리기판(440)으로 나뉘어 회수되도록 한다.
이를 위해 상기 롤-투-롤 막분리장치(200)에는 적층기판(400)을 연속 공급하기 위한 릴리즈롤러(220)와, 상기 릴리즈롤러(220)로부터 공급되는 적층기판(400)을 상기 분리조(210) 내부로 안내하는 침지롤러(260) 및 상기 분리조(210)를 경유하여 침지된 적층기판(400)을 분리조(210) 외부로 이송시키기 위한 이송롤러(240)를 포함하여 구성된다.
그리고, 도시되지는 않았지만, 상기 이송롤러(240)를 경유하여 분리된 단결정 금속층(420)과 분리기판(440)은 각각 권취롤러를 이용하여 회수될 수 있다.
한편, 상기와 같이 분리된 단결정 금속층(420)은 박막 형태로 코어와이어에 권선되어 단결정 와이어 도체를 형성할 수 있으며, 요구사양에 따라 슬리팅되면서 권취롤러에 권선될 수 있다.
도 19 에는 본 발명에 따른 단결정 와이어 도체의 제조를 위한 권선장치의 개략적인 구조를 보이기 위한 도면이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 본 발명에 따른 권선장치는 코어와이어(990)의 외주면을 따라 단결정 금속층 박막(912)을 권선하여 단결정 와이어 도체(910)를 형성하도록 구성되며, 단결정 박막 공급수단과 코어와이어 회전수단으로 구분될 수 있다.
상기 단결정 박막 공급수단에는 단결정 박막 권취롤러(690)와, 단결정 박막 공급부(680) 및 이송부(660)가 포함된다.
상기 단결정 박막 권취롤러(690)에는 전술한 바와 같이 분리된 단결정 금속층(420)이 요구되는 사양에 따라 슬리팅되어 권선된다.
상기 단결정 박막 공급부(680)는 상기 단결정 박막 권취롤러(690)의 회전축과 축결합되어 회전력을 공급하기 위한 구성으로, 회전속도의 조절이 가능한 모터가 적용될 수 있다.
상기 이송부(660)는 상기 단결정 박막 권취롤러(690)로부터 공급되는 단결정 박막(912)의 위치를 가변시키기 위한 구성으로, 단결정 박막(912)을 연속으로 공급하면서 일정속도로 상/하/좌/우 이동 가능하도록 구성된다. 이를 위해 상기 단결정 박막 권취롤러(690)와 단결정 박막 공급부(680)는 상기 이송부(660)과 연결되어 함께 이동하도록 구성된다.
그리고, 상기 코어와이어 회전수단은 코어와이어(990)의 양단을 회전 가능하게 고정하기 위한 코어와이어 고정부(620)와 코어와이어 회전부(640)를 포함하도록 구성된다.
상기와 같이 구성되는 권선장치를 이용하여 단결정 와이어 도체(910)를 제조하기 위해서는 우선, 상기 코어와이어(990)를 코어와이어 고정부(620)에 회전 가능하도록 고정시킨다.
상기와 같은 상태에서 상기 코어와이어(990)의 일단으로 상기 이송부(660)를 이동시켜 단결정 박막(912)을 상기 코어와이어(990)일단에 밀착시킨 후 상기 코어와이어 회전부(640)를 회전시키면서 연속공급하게 되면, 단결정 박막(912)이 코어와이어(990)에 권취된다.
이 때, 상기 이송부(660)를 일정 속도로 일방향 이동시키면 상기 코어와이어(990)에 단결정 박막(912)이 도 19의 (b)에 도시된 바와 같이 일정한 패턴으로 권선될 수 있다.
또한, 상기와 같은 권선 과정은 단결정 와이어 도체(910)의 요구 두께에 대응하여 반복 수행될 수 있으며, 안정적인 권선 상태를 유지하기 위하여 권선 시 소정 온도로 가열될 수 있다.
그리고, 상기와 같이 제조된 단결정 와이어 도체(910)는 피복층을 형성하여 단결정 케이블로 형성될 수 있다.
도 20 에는 본 발명에 따른 단결정 케이블의 또 다른 실시 예를 보인 도면이 도시되어 있다.
도 20의 (a)에 도시된 바와 같이 코어와이어(990)에 단결정 박막(912)을 권선하여 형성된 단결정 와이어 도체(910)는 단면 형상이 원형으로 형성됨에 따라 원형 피복층을 형성하여 단결정 케이블로 용이하게 제조될 수 있다.
그리고, 도 13에 도시된 실시 형태의 경우에도 원형으로 피복을 형성하여 도 20의 (b) 내지 (e)와 같이 형성될 수 있으며, 피복층의 형성은 전술한 실시 예와 동일한 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 전술한 실시예와 같이 제조되는 단결정 케이블은 단결정 와이어 도체(910)의 특성에 의해 전기전도도 및 신호전달이 우수한 특징을 가지며, 이로 인해 고품질의 음향이나 영상 등의 미디어 출력은 물론 안정적인 전원케이블로 활용될 수 있다.
100.......... 열증발증착장치 110.......... 진공챔버
120.......... 유도가열히터 140.......... 증발기
160.......... 소스물질 162.......... 기화되는 물질
180.......... 기판 200.......... 롤-투-롤 막분리장치
210.......... 분리조 220.......... 릴리즈 롤러
240.......... 이송롤러 260.......... 침지롤러
400.......... 적층기판 420.......... 단결정 금속층
440.......... 분리기판 910.......... 단결정 와이어 도체
912.......... sus 기판 914.......... MgO층
916.......... FeCo층 918.......... 단결정 Cu층
940.......... 절연층 960.......... 차폐층
980.......... 시스층

Claims (6)

  1. 다결정의 제1물질층;
    상기 제1물질층의 상측에 증착되며, 하기 관계식 A를 만족하여 단결정 수준의 결정배향을 갖는 제2물질층 및
    단결정 수준으로 결정배향된 제2물질층의 상측에 에피택셜하게 증착되는 단결정 금속층;이 포함되는 것을 특징으로 하는 단결정성 케이블용 와이어 도체.
    [관계식 A]
    0°< FWHM2 ≤ 3°
    (단, FWHM2는 박막 결정립계에서의 결정방위차 각도(misorientation angle) 분포곡선의 반가폭(full width at half maximum)이다.)
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1물질층은 금속, 금속산화물, 폴리머로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 어느 하나의 기판 상측에 열증발증착되는 것임을 특징으로 하는 단결정성 케이블용 와이어 도체.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 단결정 금속층은
    금, 은, 구리, 알루미늄, 니켈로 구성된 그룹 중 하나 이상의 금속을 진공증착하여 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정성 케이블용 와이어 도체.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2물질층과 단결정 금속층 사이에는 용해 가능한 분리층이 더 구비되어, 상기 제2물질층으로부터 단결정 금속층이 분리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정성 케이블용 와이어 도체.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 분리층은,
    결정배향도가 개선된 상기 제1물질층의 상측에 산화바륨옥사이드(BaO)를 에피택셜하게 증착시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 단결정성 케이블용 와이어 도체.
  6. 제 1 항 내지 5항 중 어느 한 항에 따른 단결정성 케이블용 와이어 도체; 및
    상기 단결정성 케이블용 와이어 도체를 감싸는 하나 이상의 절연층을 포함하는 단결정 케이블.
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