KR20230094240A - Method for mesuring purity of powder for single crystal growth and high purity powder for single crystal growth capable of mesuring thereby - Google Patents

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Abstract

A method for measuring the purity of powder for single crystal growth of the present invention comprises: a sample preparation step of preparing a powder sample for single crystal growth; a Raman analysis step of performing the Raman analysis with respect to the sample; and a purity measurement step of measuring the purity of the sample through Raman analysis values. In addition, the high-purity powder for single crystal growth of the present invention has a cubic phase structure, and the spectral intensity ratio (TO/LO) of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal optical (LO) phonon mode is 0.9 or more and 1.0 or less. A method for measuring the purity of powder for single crystal growth of the present invention comprises: a sample preparation step of preparing a powder sample for single crystal growth; a Raman analysis step of performing the Raman analysis with respect to the sample; and a purity measurement step of measuring the purity of the sample through Raman analysis values. In addition, the high-purity powder for single crystal growth of the present invention has a cubic phase structure, and the spectral intensity ratio (TO/LO) of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal optical (LO) phonon mode is 0.9 or more and 1.0 or less.

Description

단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법 및 그 방법으로 순도 측정이 가능한 고순도 단결정 성장용 분말 {METHOD FOR MESURING PURITY OF POWDER FOR SINGLE CRYSTAL GROWTH AND HIGH PURITY POWDER FOR SINGLE CRYSTAL GROWTH CAPABLE OF MESURING THEREBY}Purity measurement method of single crystal growth powder and high purity single crystal growth powder capable of measuring purity by the method

본 발명은 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법 및 그 방법으로 순도 측정이 가능한 고순도 단결정 성장용 분말에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 신속하게 순도 측정이 가능한 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법 및 그 방법으로 순도 측정이 가능한 고순도 단결정 성장용 분말에 관한 것이다.The present invention relates to a method for measuring the purity of powder for single crystal growth and a high-purity single crystal growth powder capable of measuring purity by the method. More specifically, it relates to a method for measuring the purity of a powder for single crystal growth capable of rapidly measuring the purity, and a high-purity single crystal growth powder capable of measuring the purity by the method.

세라믹 단결정 기판은 반도체 등과 같은 전자 소재로 다양하게 사용되며, 우수한 전기적 특성을 갖는 세라믹 단결정 기판은 초고순도 단결정 잉곳으로부터 제조될 수 있다. Ceramic single-crystal substrates are variously used as electronic materials such as semiconductors, and ceramic single-crystal substrates having excellent electrical properties can be manufactured from ultra-high purity single-crystal ingots.

초고순도 단결정 잉곳을 성장시키기 위해서는 잉곳의 원재료인 단결정 성장용 분말의 순도가 99% 이상으로 높아야 한다. 특히, 반도체 소자로 널리 사용되는 실리콘계 단결정 성장용 분말의 경우, 자유 실리카 또는 자유 카본과 같은 불순물이 분말 순도에 큰 영향을 미치게되며, 상술한 불순물의 함량이 낮은 초고순도 단결정 성장용 분말을 선별하기 위한 순도 측정 기술에 대한 개발이 요구된다. In order to grow an ultra-high purity single crystal ingot, the purity of the powder for single crystal growth, which is the raw material of the ingot, must be as high as 99% or higher. In particular, in the case of silicon-based single crystal growth powder widely used as a semiconductor device, impurities such as free silica or free carbon have a great influence on the powder purity. It is required to develop a purity measurement technology for

단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 다양한 기술이 존재하며, 예를 들어, 글로우 방전 질량분석법(Glow Discharge Mass Spectrometry, GDMS)과 습식분석법(ICP, KS L 1612, ISO21068) 이 존재한다. 그러나, 글로우 방전 질량분석법의 경우, 시료 내 미량 금속만 검출되어 나머지 순도계산 환산이 어렵다는 단점이 존재하며, 습식분석법(ICP)은 시료를 완전 습식 분해 후 용액화 시켜야 하는 전처리 단계를 거쳐야 하기 때문에 시간이 많이 소요되는 단점이 존재한다.There are various techniques for measuring the purity of the powder for single crystal growth, for example, glow discharge mass spectrometry (GDMS) and wet analysis (ICP, KS L 1612, ISO21068). However, in the case of glow discharge mass spectrometry, only trace metals are detected in the sample, and the remaining purity calculation conversion is difficult. There are many downsides to this.

이에, 불순물 함량이 낮은 초고순도 단결정 성장용 분말을 신속하고, 정확하게 선별하기 위한 정량분석방법에 대한 기술 개발이 요구되고 있다.Accordingly, there is a demand for technology development for a quantitative analysis method for quickly and accurately selecting ultra-high purity single crystal growth powder having low impurity content.

한편, 전술한 배경기술은 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.On the other hand, the foregoing background art is not necessarily known art disclosed to the general public prior to the filing of the present invention.

한국 등록 특허 10-2220438호Korean Registered Patent No. 10-2220438

본 발명의 일 실시예는 불순물 함량이 낮은 초고순도 단결정 성장용 분말을 신속하고, 정확하게 선별하기 위한 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.An object of one embodiment of the present invention is to provide a method for measuring the purity of a powder for single crystal growth for quickly and accurately selecting an ultra-high purity powder for single crystal growth having a low impurity content.

또한, 본 발명의 다른 실시예는 상술한 순도 측정 방법으로 순도 측정이 가능한 고순도 단결정 성장용 분말을 제공하는 데에 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a high-purity powder for single crystal growth, the purity of which can be measured by the above-described purity measurement method.

상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 단결정 성장용 분말 시료를 준비하는 시료 준비 단계, 시료를 라만 분석하는 라만 분석단계 및 라만 분석 값을 통해 상기 시료의 순도를 측정하는 순도측정 단계를 포함한다.As a technical means for achieving the above-described technical problem, the method for measuring the purity of powder for single crystal growth of the present invention is a sample preparation step of preparing a powder sample for single crystal growth, a Raman analysis step of Raman analysis of the sample, and a Raman analysis value through A purity measurement step of measuring the purity of the sample is included.

예컨대, 시료 준비 단계는 시료를 분쇄하는 미분쇄 단계 및 미분쇄된 시료 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거단계를 포함할 수 있다.For example, the sample preparation step may include a pulverization step of pulverizing the sample and an impurity removal step of removing impurities from the pulverized sample.

예컨대, 미분쇄 단계는 분말 입자의 크기가 10μm 이하가 되도록 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the pulverizing step may include pulverizing the powder particles to a size of 10 μm or less.

예컨대, 미분쇄 단계는 볼 밀링 장치를 이용하여 시료를 분쇄하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the pulverizing step may include pulverizing the sample using a ball milling device.

예컨대, 불순물 제거단계는 불산 처리하는 산처리 공정 단계 및 산처리 된 분말에 열을 가하는 열처리 공정 단계를 포함할 수 있다.For example, the impurity removal step may include an acid treatment step of hydrofluoric acid treatment and a heat treatment step of applying heat to the acid-treated powder.

예컨대, 열처리 공정 단계는 전기로 대기(Air) 분위기 하에서 750 ℃ 이상의 온도로 10시간 이상 열처리하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the heat treatment step may include heat treatment at a temperature of 750° C. or higher for 10 hours or more under an air atmosphere in an electric furnace.

예컨대, 순도측정 단계는 상기 라만 분석 단계에서 측정된 라만 피크들 중 가로 광학(Transverse-Optical, TO) 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학(longitudinal-optical, LO) 포논 모드의 라만 피크의 분광강도 비(TO /LO)를 이용하여 상기 시료의 순도를 측정하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the purity measurement step is the spectral intensity ratio of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal-optical (LO) phonon mode among the Raman peaks measured in the Raman analysis step. It may include measuring the purity of the sample using (TO / LO).

본 발명의 다른 일 측면에 따르면, 본 발명의 고순도 단결정 성장용 분말은 입방정상 구조를 가지고, 가로 광학(Transverse-Optical, TO) 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학(longitudinal-optical, LO) 포논 모드의 라만 피크의 분광강도 비(TO /LO)가 0.9 이상 1.0 이하인 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the high-purity single crystal growth powder of the present invention has a cubic structure, and has a transverse-optical (TO) phonon mode Raman peak and a longitudinal-optical (LO) phonon mode It is characterized in that the spectral intensity ratio (TO / LO) of the Raman peak of is 0.9 or more and 1.0 or less.

예컨대, 고순도 단결정 성장용 분말은 99.85 내지 99.99%의 순도를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.For example, the high-purity single crystal growth powder may have a purity of 99.85 to 99.99%.

예컨대, 고순도 단결정 성장용 분말은 3C-SiC 분말인 것을 특징으로 할 수 있다.For example, the high-purity single crystal growth powder may be 3C-SiC powder.

예컨대, 고순도 단결정 성장용 분말은 입자의 평균 입경이 10μm 이내인 것을 특징으로 할 수 있다.For example, the high-purity powder for single crystal growth may be characterized in that the average particle diameter of the particles is within 10 μm.

전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명의 일 실시예 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 보다 신속하고 정확하게 순도를 측정할 수 있다.According to any one of the above-described problem solving means of the present invention, the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention can measure the purity more quickly and accurately.

또한, 본 발명의 일 실시예 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 신속한 순도 측정으로 고순도 분말의 정량이 용이할 수 있다.In addition, the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention can easily quantify the high-purity powder by rapid purity measurement.

본 발명의 다른 일 실시예 따른 단결정 성장용 분말은 광학 시스템 내에서 분광학적 간섭이 일어나는 현상을 최소화하여 상술한 순도 측정 방법으로 신속하고 정확한 순도 측정이 가능하도록 할 수 있다.In the powder for single crystal growth according to another embodiment of the present invention, it is possible to quickly and accurately measure the purity by the above-described purity measurement method by minimizing a phenomenon in which spectroscopic interference occurs in an optical system.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. The effects obtainable in the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법의 순서도이다.
도2는 도1의 시료 준비 단계의 순서도이다.
도3a는 순도가 낮은 단결정 성장용 분말의 라만 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도3b는 순도가 높은 단결정 성장용 분말의 라만 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도4a는 순도가 낮은 단결정 성장용 분말의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
도4b는 순도가 높은 단결정 성장용 분말의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이다.
1 is a flowchart of a method for measuring the purity of a powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart of the sample preparation step of Figure 1;
Figure 3a is a graph showing the results of Raman analysis of low-purity single crystal growth powder.
Figure 3b is a graph showing the results of Raman analysis of high purity powder for single crystal growth.
Figure 4a is a graph showing the XRD analysis results of low-purity single crystal growth powder.
Figure 4b is a graph showing the results of XRD analysis of high-purity single crystal growth powder.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 구성을 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "indirectly connected" with another component in between. . In addition, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 단결정 성장용 분말의 순도를 측정하기 위한 방법을 의미한다. 여기서, 단결정 성장용 분말은 단결정 잉곳 또는 기판을 제조하기 위한 분말일 수 있으며, 단결정, 다결정 또는 비정질일 수 있다. The method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention refers to a method for measuring the purity of the powder for single crystal growth. Here, the powder for single crystal growth may be a powder for producing a single crystal ingot or a substrate, and may be single crystal, polycrystalline, or amorphous.

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 세라믹 단결정 성장용 분말의 순도를 측정하기 위한 방법일 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 실리콘계 단결정 성장용 분말의 순도를 측정하기 위한 방법일 수 있다. The method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention may be a method for measuring the purity of the ceramic single crystal growth powder. For example, the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention may be a method for measuring the purity of the silicon-based single crystal growth powder.

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 라만 분광법을 통해 수행되는 것을 특징으로 한다.A method for measuring the purity of a powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention is characterized in that it is performed through Raman spectroscopy.

라만 분광법은 물질의 고유한 진동 스펙트럼을 측정하여 물질의 고유한 스펙트럼을 찾아냄으로써 각 물질의 정성, 정량 분석 등을 수행하는 방법이다. Raman spectroscopy is a method of performing qualitative and quantitative analysis of each material by measuring the unique vibration spectrum of the material and finding the unique spectrum of the material.

빛이 어떤 매질을 통과할 때 빛의 파장을 변화시켜 빛의 일부는 진행 방향에서 이탈해 다른 방향으로 진행하는 현상을 산란이라 하고, 빛의 파장을 변화시키는 산란 현상을 라만 산란이라 한다. 라만 분광법은 상기 라만 산란을 측정한다. 구체적으로, 산란된 빛의 세기를 주파수에 따른 띠 혹은 반복적 피크로 표시하고, 이러한 피크 스펙트럼 등을 이용하여 물질의 정성, 정량 분석 등을 수행한다.Scattering is a phenomenon in which the wavelength of light is changed when light passes through a medium, and part of the light is deviated from the direction of travel and proceeds in another direction. Scattering that changes the wavelength of light is called Raman scattering. Raman spectroscopy measures the Raman scattering. Specifically, the intensity of scattered light is displayed as a band or repetitive peak according to frequency, and qualitative and quantitative analysis of the material is performed using the peak spectrum and the like.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법의 순서도이다.1 is a flowchart of a method for measuring the purity of a powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 단결정 성장용 분말 시료를 준비하는 시료 준비 단계(S10), 시료를 라만 분석하는 라만 분석단계(S20) 및 라만 분석 값을 통해 시료의 순도를 측정하는 순도 측정 단계(S30)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the method for measuring the purity of a powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention includes a sample preparation step of preparing a powder sample for single crystal growth (S10), a Raman analysis step of Raman analysis of the sample (S20), and A purity measuring step (S30) of measuring the purity of the sample through the Raman analysis value is included.

시료 준비 단계(S10)는 순도를 측정할 단결정 성장용 분말을 정량하여 준비하는 단계일 수 있다. 구체적으로, 단결정 잉곳 제조에 사용할 단결정 성장용 분말을 정량하고, 정량된 단결정 성장용 분말을 분쇄하여 미세화하는 것을 포함할 수 있다. The sample preparation step (S10) may be a step of quantifying and preparing a powder for single crystal growth whose purity is to be measured. Specifically, it may include quantifying the powder for single crystal growth to be used in manufacturing the single crystal ingot, and pulverizing and miniaturizing the determined powder for single crystal growth.

몇몇 실시예에서, 시료 준비 단계는 도 2에 도시된 바와 같이, 단결정 성장용 분말 내 자유 카본, 자유 실리카와 같은 불순물을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이를 보다 상세히 설명하기 위해 도 2를 함께 참조한다. In some embodiments, the sample preparation step may further include removing impurities such as free carbon and free silica from the powder for single crystal growth, as shown in FIG. 2 . In order to explain this in more detail, FIG. 2 is also referred to.

도 2는 도 1의 시료 준비 단계의 순서도이다.Figure 2 is a flow chart of the sample preparation step of Figure 1;

도 2를 참조하면, 시료 준비 단계(S10)는 시료를 분쇄하는 미분쇄 단계(S11) 및 상기 미분쇄된 시료 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거단계(S12)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the sample preparation step ( S10 ) may include a pulverization step ( S11 ) of pulverizing the sample and an impurity removal step ( S12 ) of removing impurities from the pulverized sample.

미분쇄 단계(S11)는 단결정 성장용 분말을 보다 미세하게 분쇄하는 단계일 수 있다. 단결정 성장용 분말을 보다 미세하게 분쇄하는 경우, 라만 분석 시 분광학적 간섭을 최소화할 수 있다. The pulverization step (S11) may be a step of pulverizing the powder for single crystal growth more finely. When the powder for single crystal growth is pulverized more finely, spectroscopic interference can be minimized during Raman analysis.

미분쇄 단계(S11)는, 단결정 성장용 분말 입자의 평균 입경이 10μm 이하가 되도록 분쇄하는 단계일 수 있다. 만약, 단결정 성장용 분말 입자의 크기가 10μm 초과할 경우, 단결정 성장용 분말의 입경이 지나치게 커서 라만 분석 과정에서 의도치 않은 광 산란을 유발할 수 있어 측정 정확도가 저하될 수 있다.The fine grinding step (S11) may be a step of grinding the powder particles for single crystal growth to have an average particle diameter of 10 μm or less. If the particle size of the powder for single crystal growth exceeds 10 μm, the particle diameter of the powder for single crystal growth is too large and may cause unintentional light scattering in the Raman analysis process, resulting in deterioration in measurement accuracy.

미분쇄 단계(S11)는 예를 들어, 볼 밀 방식으로 수행될 수 있으며, 볼 밀 방식은 시료에 볼을 이용한 충돌, 압착, 마찰 등을 일으켜, 미세화 하는 공정을 의미한다. 구체적으로, 미분쇄 단계는 제트밀(Jet mill), 햄머밀(Hammer mill) 또는 유성형 볼밀(Planetary ball mill)이 사용될 수 있다. 하지만 분쇄 방법은 이에 한정하는 것은 아니며, 진동밀(vibratory mill), 회전밀(tumbler mill), 믹서밀(mixer mill), 로드밀(rod mill), 어트리션밀(attrition mill), 쉐어커밀(shaker mill) 등 다양한 방식으로 수행될 수 있다. The pulverization step (S11) may be performed, for example, by a ball mill method, and the ball mill method refers to a process of miniaturizing the sample by causing collision, compression, friction, etc. using a ball. Specifically, in the pulverization step, a jet mill, a hammer mill, or a planetary ball mill may be used. However, the grinding method is not limited thereto, and a vibratory mill, a tumbler mill, a mixer mill, a rod mill, an attrition mill, and a shaker mill mill) can be performed in a variety of ways.

미분쇄 단계 이후, 미분쇄된 시료에서 불순물을 제거하는 불순물 제거단계(S12)가 수행될 수 있다. After the pulverization step, an impurity removal step (S12) of removing impurities from the pulverized sample may be performed.

불순물 제거단계(S12)는 불산 처리하는 산처리 공정 단계 및 산처리된 분말에 열을 가하는 열처리 공정 단계를 포함할 수 있다.The impurity removal step ( S12 ) may include an acid treatment step of hydrofluoric acid treatment and a heat treatment step of applying heat to the acid-treated powder.

산처리 공정 단계는 화학적 처리를 통해 분말 내의 불순물을 제거하는 단계일 수 있다. 예를 들어, 산처리 단계는 불산(HF)를 통해 수행될 수 있다. 불산을 사용한 산처리가 수행됨에 따라, 단결정 성장용 분말 내의 자유 실리카(SiO2)가 용이하게 제거될 수 있다.The acid treatment step may be a step of removing impurities in the powder through chemical treatment. For example, the acid treatment step may be performed with hydrofluoric acid (HF). As the acid treatment using hydrofluoric acid is performed, free silica (SiO 2 ) in the powder for single crystal growth can be easily removed.

열처리 공정 단계는 분말에 열 에너지를 가하여 분말 내의 불순물을 제거하는 단계일 수 있다. The heat treatment process step may be a step of removing impurities in the powder by applying thermal energy to the powder.

상기 열처리 공정 단계는 500∼1000℃의 온도 범위, 바람직하게는 750∼900℃의 온도 범위에서 10분 내지 10시간 동안 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 열처리 단계는 대기(Air) 분위기 하 750℃로 1시간동안 전기를 가하는 방식으로 수행될 수 있다. 열처리 단계를 통해 단결정 성장용 분말 내의 자유 탄소(free-carbon)이 용이하게 제거될 수 있다. The heat treatment process step is preferably performed for 10 minutes to 10 hours at a temperature range of 500 to 1000 ° C, preferably 750 to 900 ° C. For example, the heat treatment step may be performed by applying electricity at 750° C. for 1 hour under an air atmosphere. Free-carbon in the powder for single crystal growth can be easily removed through the heat treatment step.

다시 도 1을 참조하면, 시료 준비 단계 후, 상기 시료를 라만 분석(S20)한다. Referring back to FIG. 1 , after the sample preparation step, the sample is subjected to Raman analysis (S20).

구체적으로, 시료에 라만 분석을 위한 레이저를 조사하며, 시료에서 발생되는 특정 광학모드에 대한 포논에 의한 라만 피크를 수집한다. Specifically, the sample is irradiated with a laser for Raman analysis, and Raman peaks by phonons for a specific optical mode generated in the sample are collected.

이때, 라만 분석을 위한 레이저는 시료의 종류에 따라 다양한 파장대의 레이저가 사용될 수 있다. 예를 들어, 레이저는 500 ~ 600 nm 파장을 가지는 여기 다이오드 레이저(excitation diode laser)를 이용하여 수행될 수 있다. At this time, lasers for Raman analysis may use lasers of various wavelengths depending on the type of sample. For example, the laser may be performed using an excitation diode laser having a wavelength of 500 to 600 nm.

라만 분석이 완료되면, 라만 분석 값을 통해 시료의 순도를 측정(S30)한다.When the Raman analysis is completed, the purity of the sample is measured through the Raman analysis value (S30).

구체적으로, 라만 분석 피크들 중 가로 광학(Transverse-Optical, TO) 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학(longitudinal-optical, LO) 포논 모드의 라만 피크의 분광강도의 비(TO /LO)를 통해 시료의 순도가 측정될 수 있다.Specifically, the ratio (TO /LO) of the spectral intensity of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal-optical (LO) phonon mode among the Raman analysis peaks of the sample The purity of can be measured.

본 출원의 발명자들은 입방정상 구조를 갖는 단결정 성장용 분말 시료의 라만 분석 피크들 중 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)가 1에 근접할 수록 그 순도가 우수함을 발견하였으며, 상술한 분광강도의 비(TO/LO)를 활용하여 입방정상 구조를 갖는 단결정 성장용 분말 시료의 순도 측정이 가능함을 발견하였다. The inventors of the present application found that the ratio of spectral intensities (TO/LO) of the horizontal optical phonon mode to the vertical optical phonon mode among the Raman analysis peaks of a powder sample for single crystal growth having a cubic phase structure is close to 1, and the purity is excellent. , and it was found that it was possible to measure the purity of a powder sample for single crystal growth having a cubic phase structure by utilizing the above-described spectral intensity ratio (TO/LO).

구체적으로, 파수(wave number)가 0인 영역(예를 들어, 브릴루앙 영역(Brillouin-zone, BZ))에서 가로 광학 포논 모드의 에너지와 세로 광학 포논 모드의 에너지는 같아지며, 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)는 1에 근접하게 된다. 특히, 순도가 매우 높은 입방정상 구조의 경우(예를 들어, 초고순도 다이아몬드), 결정 구조상 질서가 매우 우수하기 때문에, 라만 산란이 규칙적으로 발생될 수 있으며, 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)는 1에 근접하게 된다. Specifically, in a region where the wave number is 0 (eg, the Brillouin-zone (BZ)), the energy of the transverse optical phonon mode and the energy of the longitudinal optical phonon mode are equal, and the transverse optical phonon mode The spectral intensity ratio (TO/LO) of the large longitudinal optical phonon mode approaches 1. In particular, in the case of a cubic phase structure with very high purity (e.g., ultra-high purity diamond), since the order in the crystal structure is very good, Raman scattering can occur regularly, and the transverse optical phonon mode versus the vertical optical phonon mode The ratio of spectral intensities (TO/LO) approaches 1.

반면, 불순물이 함유되는 경우, 불순물에 의한 결함에 의해 결정 구조상의 질서가 저하되어 광학 시스템 내에서 분광학적 간섭이 일어나 가로 광학 포논 모드 또는 세로 광학 포논 모드 중 특정 모드의 에너지가 낮아질 수 있다. 이에, 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)는 1에서 크게 벗어나게 된다. On the other hand, when an impurity is included, the order of the crystal structure is degraded due to defects caused by the impurity, and spectroscopic interference occurs in the optical system, so that the energy of a specific mode among the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode may be lowered. Accordingly, the ratio of the spectral intensities of the transverse optical phonon mode to the longitudinal optical phonon mode (TO/LO) greatly deviate from 1.

따라서, 라만 분석 피크 중 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)를 활용하여 입방정상 구조를 가지는 단결정 성장용 분말의 순도를 측정할 수 있다. Therefore, the purity of the powder for growing single crystal having a cubic structure can be measured by utilizing the ratio (TO/LO) of the spectral intensities of the transverse optical phonon mode to the vertical optical phonon mode among Raman analysis peaks.

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 입방정상 구조를 갖는 단결정 성장용 분말에 대해 용이하게 적용될 수 있다. The method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention can be easily applied to the powder for single crystal growth having a cubic structure.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법은 고순도 단결정 잉곳을 성장시키기 위해 필요한 원재료인 고순도 단결정 성장용 분말의 순도 측정에 더욱 적합하다. In particular, the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention is more suitable for measuring the purity of the high purity powder for single crystal growth, which is a raw material necessary for growing a high purity single crystal ingot.

여기서, 고순도 단결정 성장용 분말은 입방정상 구조를 가지며, 99.85 내지 99.99%의 초고순도를 가지는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 본 발명의 고순도 단결정 성장용 분말은 3C-SiC 분말일 수 있다.Here, the high-purity powder for single crystal growth has a cubic structure and is characterized by having an ultra-high purity of 99.85 to 99.99%. For example, the high-purity single crystal growth powder of the present invention may be 3C-SiC powder.

상술한 바와 같이, 고순도 단결정 성장용 분말이 입방정상 구조를 가지며, 99.85 내지 99.99%의 초고순도를 가지는 경우, 결정 구조상 질서가 매우 높으며, 라만 분석 시 분광학적 간섭이 일어나는 현상이 최소화될 수 있다. 이에, 본 발명의 고순도 단결정 성장용 분말은 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법 수행 시 라만 분석 피크들 중 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)가 1에 근접할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 고순도 단결정 성장용 분말은 가로 광학 포논 모드 대 세로 광학 포논 모드의 분광강도의 비(TO/LO)가 0.9 이상 1.0 이하일 수 있다. As described above, when the high-purity single crystal growth powder has a cubic structure and ultra-high purity of 99.85 to 99.99%, the order in the crystal structure is very high, and the phenomenon of spectroscopic interference during Raman analysis can be minimized. Therefore, the high-purity powder for single crystal growth of the present invention has a ratio of spectral intensity (TO /LO) may approach 1. For example, the high-purity powder for single crystal growth of the present invention may have a spectral intensity ratio (TO/LO) of 0.9 or more and 1.0 or less of a transverse optical phonon mode to a longitudinal optical phonon mode.

또한, 본 발명의 고순도 단결정 성장용 분말은 입자의 평균 입경이 10μm 이내일 수 있다. 이 경우, 라만 분석에서 고순도 단결정 성장용 분말 내에서 일어날 수 있는 분광학적 간섭이 최소화될 수 있다. In addition, the high-purity powder for single crystal growth of the present invention may have an average particle diameter of 10 μm or less. In this case, spectroscopic interference that may occur in the powder for growing a high-purity single crystal in Raman analysis can be minimized.

이하, 하기 실험예를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법이 신뢰성 있는 측정 방법인지 설명한다. Hereinafter, with reference to the following experimental examples, it will be described whether the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention is a reliable measuring method.

(실험예)(experimental example)

본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말 순도 측정 방법의 유효성을 검증하기 위해 습식 순도 측정방법으로 측정된 순도 함량과 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말 순도 측정 방법으로 측정된 라만 분광강도 비(TO/LO)를 비교하였다.In order to verify the effectiveness of the powder purity measurement method for single crystal growth according to an embodiment of the present invention, the purity content measured by the wet purity measurement method and the Raman measured by the powder purity measurement method for single crystal growth according to an embodiment of the present invention The spectral intensity ratio (TO/LO) was compared.

하기 [표 1]은 습식 순도 측정방법으로 측정된 순도 함량과 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말 순도 측정 방법으로 측정된 분석 값을 나타낸 표이다.The following [Table 1] is a table showing the purity content measured by the wet purity measuring method and the analysis values measured by the powder purity measuring method for single crystal growth according to an embodiment of the present invention.

        Raman ratioRaman ratio ICP-AES, F-Carbon analyzerICP-AES, F-Carbon analyzer
(wt %)(wt %)
 
SampleSample
(SiC type)(SiC type)
RamanRaman
PeakPeak
CenterCenter
(cm(cm -1-One ))
PeakPeak
HeightHeight
ratio ofratio of
TO/LOTO/LO
LO LO
WidthWidth
SiC %SiC % Free Free
Carbon %Carbon %
Free Si %Free Si % Free SiOFree SiO 2 2 %% 시료sample
정보information
대조군control group
(6H)(6H)
TOTO 788 788 33596 33596 3.32
 
3.32
 
 
 
 
99.90
 
99.90
0.004
 
0.004
0.05
 
0.05
0.05
 
0.05
표준
시료
standard
sample
LOLO 969 969 10122 10122 실험군 1experimental group 1
3C-SiC3C-SiC
(GTW 31)(GTW 31)
TOTO 793 793 16184 16184 1.26
 
1.26
16.45
 
16.45
99.16
 
99.16
0.440
 
0.440
0.20
 
0.20
0.20
 
0.20
고순화전Gosunhwajeon
LOLO 969 969 12826 12826 실험군 2experimental group 2
3C-SiC3C-SiC
(G31)(G31)
TOTO 796 796 45609 45609 0.96
 
0.96
9.06
 
9.06
99.88
 
99.88
0.015
 
0.015
0.06
 
0.06
0.05
 
0.05
고순화후After Gosunhwa
LOLO 974 974 47489 47489 실험군 3experimental group 3
3C-SiC3C-SiC
(GTW 51)(GTW 51)
TOTO 794 794 21002 21002 1.13
 
1.13
11.18
 
11.18
99.25
 
99.25
0.524
 
0.524
0.12
 
0.12
0.11
 
0.11
고순화전Gosunhwajeon
LOLO 969 969 18633 18633 실험군 4experimental group 4
3C-SiC3C-SiC
(G51)(G51)
TOTO 796 796 27987 27987 1.02
 
1.02
8.58
 
8.58
99.87
 
99.87
0.018
 
0.018
0.05
 
0.05
0.06
 
0.06
고순화후After Gosunhwa
LOLO 972 972 27373 27373

본 실험예에서, 대조군은 육방정상 구조를 갖는 6H-SiC 단결정 성장용 분말본 실험예에서, 대조군은 육방정상 구조를 갖는 6H-SiC 단결정 성장용 분말이 사용되었고, 실험군으로 입방정상 구조를 갖는 3C-SiC 단결정 성장용 분말이 사용되었다.In this experimental example, powder for growing 6H-SiC single crystal having a hexagonal phase structure was used as the control group. -SiC single crystal growth powder was used.

보다 구체적으로, 대조군은 99.90%의 순도를 갖는 6H-SiC 표준시료를 사용한 실험이며, 실험군 1과 3은 상술한 단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법에서 시료 준비 단계를 수행하지 않은 3C-SiC 단결정 성장용 분말을 사용한 실험이다. 즉, 미분쇄 단계 및 불순물 제거 단계를 거치지 않은 단결정 성장용 분말을 의미하며, 불순물이 제거되지 않아 순도가 낮은 단결정 성장용 분말에 해당한다. 설명의 편의상 이를 “고순화전”이라고 표현한다. 실험군 2는 실험군 1의 단결정 성장용 분말을 미분쇄하고, 불순물을 제거한 고순도 3C-SiC 단결정 성장용 분말을 사용한 실험이며, 실험군 4는 실험군 3의 단결정 성장용 분말을 미분쇄하고, 불순물을 제거한 고순도 3C-SiC 단결정 성장용 분말을 사용한 실험이다. 설명의 편의상 이를 “고순화후”라고 표현한다. More specifically, the control group is an experiment using a 6H-SiC standard sample having a purity of 99.90%. This is an experiment using dragon powder. That is, it refers to a powder for single crystal growth that has not been subjected to a pulverization step and an impurity removal step, and corresponds to a powder for single crystal growth that has low purity because impurities are not removed. For convenience of explanation, this is expressed as “Gosunhwajeon”. Experiment group 2 is an experiment using high-purity 3C-SiC single crystal growth powder from which the powder for single crystal growth of Experiment Group 1 is pulverized and impurities are removed. This is an experiment using powder for 3C-SiC single crystal growth. For convenience of explanation, this is expressed as “after high purification”.

시료 미분쇄 단계는 단결정 성장용 분말을 유성형 볼밀(Planetary mill) 방식으로 분쇄함으로써 수행되었다. 구체적으로, 유성형 디스크(Planetary Disk)로 WC Disk(100mm)가 사용되었으며, WC Disk(100mm)를 3000 RPM으로 회전시키고, 그라인딩 보울(Grinding Bowl)을 WC Disk(100mm)와 그라인딩 보울(Grinding Bowl) 사이의 회전 비율을 10: 1로 하여 회전시킴으로써, 단결정 성장용 분말을 분쇄하였다.The sample pulverization step was performed by pulverizing the powder for single crystal growth using a planetary mill. Specifically, a WC Disk (100mm) was used as a planetary disk, the WC Disk (100mm) was rotated at 3000 RPM, and a grinding bowl was used with the WC Disk (100mm) and the Grinding Bowl The powder for single crystal growth was pulverized by rotating at a rotation ratio of 10:1.

불순물 제거단계는 불산을 이용하여 산처리하고, 대기(Air) 분위기 하 750℃로 10시간동안 전기를 가하는 방식으로 열처리함으로써 수행되었다.The impurity removal step was performed by acid treatment using hydrofluoric acid and heat treatment by applying electricity at 750° C. for 10 hours under an air atmosphere.

한편, 본 실시예에서 습식 순도 측정 방법은 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법(ICP-AES, Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy)이 사용되었다.Meanwhile, in this embodiment, as the wet purity measurement method, inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES) was used.

먼저, 습식 순도 측정 방법으로 시료의 초고순화 전과 후 순도를 측정하였다. 이때, 시료는 순도 측정 전 불산 및 질산, 염산으로 시료를 용출하고 중화하는 방식으로 전처리가 수행되었다. First, the purity of the sample before and after ultra-high purification was measured by a wet purity measurement method. At this time, the sample was pretreated by eluting and neutralizing the sample with hydrofluoric acid, nitric acid, and hydrochloric acid before measuring the purity.

이후, 유도 결합 플라즈마 원자 방출 분광법을 사용하여 시료 내 금속 자유 실리콘(Metal Free-Si), 자유 실리카(Free-SiO2), 자유 카본(Free-Carbon)의 함량을 측정하고, 각 함량값을 통해 시료의 순도값을 계산하였다.Then, the content of metal free silicon (Metal Free-Si), free silica (Free-SiO 2 ), and free carbon (Free-Carbon) in the sample was measured using inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy, and through each content value The purity value of the sample was calculated.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말 순도 측정 방법으로 시료의 초고순화 전과 후 순도를 측정하였다. 구체적으로, 라만 분석을 수행하고, 분석된 값에 따라 라만 분광강도 비(TO/LO)를 계산하였다.Next, the purity of the sample before and after ultra-high purification was measured by the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention. Specifically, Raman analysis was performed, and a Raman spectral intensity ratio (TO/LO) was calculated according to the analyzed value.

한편, 라만 분석은 514nm 파장의 여기 다이오드 레이저를 사용하여 수행되었다.Meanwhile, Raman analysis was performed using a 514 nm wavelength excitation diode laser.

상기 [표 1]의 실험군 1 내지 4를 살펴보면, 초고순화된 단결정 성장용 분말의 라만 분광강도 비(TO/LO)가 초고순화 이전보다 1에 근접한 것을 확인할 수 있다. Looking at experimental groups 1 to 4 in [Table 1], it can be seen that the Raman spectral intensity ratio (TO/LO) of the ultra-purified powder for single crystal growth is closer to 1 than before ultra-purification.

구체적으로, 도 3a를 참조하면, 초고순화 전(실험군 1 및 실험군 3) 단결정 성장용 분말 라만 분석 결과, 라만 피크가 793cm-1과 969cm-1에서 관찰되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 793cm-1에서 관찰된 라만 피크는 가로 광학 포논에 해당하고, 969cm-1에서 세로 광학 포논에 해당한다. 실험군 1 과 실험군 3에서 모두 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 라만 피크 간 높이 차이가 존재하는 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)는 1을 벗어남을 알 수 있다.Specifically, referring to FIG. 3a , as a result of Raman analysis of the powder for single crystal growth before ultra-high purification (Experimental Group 1 and Experimental Group 3), it can be confirmed that Raman peaks are observed at 793cm -1 and 969cm -1 . At this time, the observed Raman peak at 793 cm -1 corresponds to a transverse optical phonon, and corresponds to a vertical optical phonon at 969 cm -1 . It can be seen that there is a height difference between the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the Raman peak of the vertical optical phonon mode in both experimental group 1 and experimental group 3. Through this, it can be seen that the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode is out of 1.

또한, 도 3b를 참조하면, 초고순화 후(실험군 2 및 실험군 4) 단결정 성장용 분말 라만 분석 결과, 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 라만 피크 간 높이가 거의 동일한 것을 확인할 수 있다. 이를 통해, 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)는 1에 근접한 것을 알 수 있다.In addition, referring to FIG. 3B, as a result of powder Raman analysis for single crystal growth after ultra-purification (Experimental group 2 and Experimental group 4), it can be confirmed that the height between the Raman peak of the horizontal optical phonon mode and the Raman peak of the vertical optical phonon mode is almost the same. . Through this, it can be seen that the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode is close to 1.

한편, 상기 [표 1]에서 습식 방법으로 측정된 실험군 1 내지 실험군 4의 금속 자유 실리콘(Metal Free-Si), 자유 실리카(Free-SiO2), 자유 카본(Free-Carbon)의 함량을 살펴보면, 초고순화 전 실험군 1 및 실험군 3의 자유 실리콘, 자유 실리카 및 자유 카본의 함량이 높은 것을 확인할 수 있으며, 이에, 3C-SiC 단결정 성장용 분말의 순도가 낮음을 확인할 수 있다. 도 3a에서, 실험군 1 및 실험군 3은 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)가 1을 벗어나는 것을 확인하였으므로, 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)가 1을 벗어나는 경우, 단결정 성장용 분말의 순도가 낮음을 알 수 있다. Meanwhile, looking at the contents of metal free-silicon (Metal Free-Si), free silica (Free-SiO 2 ), and free-carbon (Free-Carbon) in Experimental Groups 1 to 4 measured by the wet method in [Table 1], It can be seen that the contents of free silicon, free silica, and free carbon in Experimental Group 1 and Experimental Group 3 before ultra-high purification are high, and accordingly, it can be confirmed that the purity of the 3C-SiC single crystal growth powder is low. In FIG. 3a, Experimental Group 1 and Experimental Group 3 confirmed that the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode was out of 1, so the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode If the spectral intensity ratio (TO /LO) of the mode is out of 1, it can be seen that the purity of the powder for single crystal growth is low.

또한, 초고순화 후 실험군 2 및 실험군 4의 자유 실리콘, 자유 실리카 및 자유 카본의 함량은 낮은 것을 확인할 수 있으며, 이에, 3C-SiC 단결정 성장용 분말의 순도가 높음을 확인할 수 있다. 도 3b에서, 실험군 2 및 실험군 4는 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)가 1에 근접하는 것을 확인하였으므로, 가로 광학 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학 포논 모드의 분광강도 비(TO /LO)가 1에 근접하는 경우, 단결정 성장용 분말의 순도가 높음을 확인할 수 있다. In addition, it can be confirmed that the contents of free silicon, free silica, and free carbon in Experimental Group 2 and Experimental Group 4 after ultra-high purification are low, and accordingly, it can be confirmed that the purity of the powder for 3C-SiC single crystal growth is high. In FIG. 3b, experimental group 2 and experimental group 4 confirmed that the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode approached 1, and thus the Raman peak of the transverse optical phonon mode and the vertical optical phonon mode When the spectral intensity ratio (TO /LO) of the phonon mode approaches 1, it can be confirmed that the powder for single crystal growth has high purity.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정방법이 순도 측정방법으로서, 신뢰성이 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention is a method for measuring the purity and is reliable.

또한, 상기 [표 1]의 대조군을 살펴보면, 6H-SiC 표준시료는 충분히 낮은 자유 카본, 자유 실리콘 및 자유 실리카 함량을 가지고, 99.90%의 초고순도를 갖는 시료임을 알 수 있으나, 실리콘-카본(Si-C) 원자면들이 입방정상 구조와 상이한 적층순서로 적층된 육방정상 구조이므로, 3C-SiC 단결정 성장용 분말과는 다른 진동주파수를 가지며, 이에 기인하여 라만 분광강도 비(TO/LO)가 1에 근접하지 않음을 알 수 있다. In addition, looking at the control group of [Table 1], it can be seen that the 6H-SiC standard sample has a sufficiently low content of free carbon, free silicon, and free silica, and has an ultra-high purity of 99.90%, but silicon-carbon (Si -C) Since the atomic planes have a hexagonal phase structure in which the atomic planes are stacked in a different stacking order than the cubic phase structure, it has a vibration frequency different from that of the 3C-SiC single crystal growth powder, and due to this, the Raman spectral intensity ratio (TO/LO) is 1 It can be seen that it is not close to

따라서, 본 발명의 일 실시예에 다른 단결정 성장용 분말의 순도 측정방법은 입방정상 구조를 갖는 단결정 성장용 분말의 순도 측정방법으로 적합함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to one embodiment of the present invention is suitable as a method for measuring the purity of the powder for single crystal growth having a cubic structure.

한편, 상기 [표1]에서 측정된 단결정 성장용 분말의 라만 분광강도 비(TO/LO)를 이용하여 신호의 세기를 측정한 후, 측정값을 단결정 성장용 분말의 질량으로 환산할 수 있다. 이때, 환산된 값과 습식 분석법을 통해 계산된 분말의 질량이 거의 일치하였으며, 예를 들어, 라만 분광강도 비(TO/LO)가 1.0인 경우, 3C-SiC 단결정 성장용 분말의 순도가 약, 99.9%이며, 자유 카본는 0.02%임을 확인할 수 있다. Meanwhile, after measuring the signal intensity using the Raman spectral intensity ratio (TO/LO) of the powder for single crystal growth measured in [Table 1], the measured value can be converted into the mass of the powder for single crystal growth. At this time, the converted value and the mass of the powder calculated through the wet analysis method were almost identical. For example, when the Raman spectral intensity ratio (TO/LO) was 1.0, the purity of the powder for 3C-SiC single crystal growth was about, 99.9%, and it can be confirmed that free carbon is 0.02%.

한편, 실험군 3과 실험군 4를 살펴보면, 자유 카본의 함량이 많을수록 안티사이트 카본에 의해 기여되는 결정성 결함이 증가되면서 가로방향으로 비대칭이 발생하면서 가로 광학 포논 모드의 라만 피크(즉, 분광강도)가 상대적으로 높게 나타나는 경향이 있음을 알 수 있다. On the other hand, looking at Experimental Group 3 and Experimental Group 4, as the content of free carbon increases, the crystallinity defects contributed by antisite carbon increase, resulting in asymmetry in the transverse direction and the Raman peak (i.e., spectral intensity) of the transverse optical phonon mode. It can be seen that there is a tendency to appear relatively high.

이를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말 순도 측정 방법은 단결정 성장용 분말의 순도와 더불어 자유 카 본 불순물의 함량을 예측하는데 적합함을 알 수 있으며, 정확성이 우수한 순도 측정 방법임을 알 수 있다Through this, the method for measuring the purity of the powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention measures the purity of the powder for single crystal growth and free It can be seen that this is suitable for predicting the content of impurities, and it can be seen that it is a method for measuring purity with excellent accuracy.

한편, 상기 [표 1]의 실험군 1 내지 4에 대하여 XRD 분석을 수행하였다.Meanwhile, XRD analysis was performed on experimental groups 1 to 4 in [Table 1].

도 4a는 순도가 낮은 단결정 성장용 분말의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 실험군 1 및 실험군 3에 대한 XRD 분석 결과이다.4a is a graph showing XRD analysis results of low-purity single crystal growth powders, and XRD analysis results for Experimental Group 1 and Experimental Group 3.

도 4b는 순도가 높은 단결정 성장용 분말의 XRD 분석 결과를 나타낸 그래프이며, 실험군 2 및 실험군 4에 대한 XRD 분석 결과이다.4B is a graph showing XRD analysis results of high-purity single crystal growth powders, and XRD analysis results for Experimental Group 2 and Experimental Group 4.

도 4a를 참조하면, 약, 99%의 순도를 갖는 3C-SiC 단결정 성장용 분말(실험군 1 및 실험군 3)의 XRD 그래프에서 2θ - 26.16° 부근에서 피크가 관찰됨을 알 수 있으며, 이는, 자유 카본(Free-Carbon)에 따른 피크임을 확인할 수 있다. 이와 달리, 도 4b를 참조하면, 99.9%의 초고순도를 갖는 3C-SiC 단결정 성장용 분말(실험군 2 및 실험군 4)의 XRD 그래프에 2θ - 26.16° 부근에서 피크가 관찰되지 않음을 알 수 있으며, 이는, 자유 카본이 그만큼 감소되었음을 나타낸다.Referring to FIG. 4a, it can be seen that a peak is observed around 2θ - 26.16° in the XRD graphs of 3C-SiC single crystal growth powders having a purity of about 99% (Experimental group 1 and Experimental group 3), which is free carbon. It can be confirmed that it is a peak according to (Free-Carbon). In contrast, referring to FIG. 4B, it can be seen that no peak is observed around 2θ - 26.16° in the XRD graphs of 3C-SiC single crystal growth powders (Experimental group 2 and Experimental group 4) having an ultra-high purity of 99.9%, This indicates that free carbon was reduced by that much.

또한, 도 4a 및 도 4b를 통해 단결정 성장용 분말이 (111), (200), (220), (311)의 특징적인 결정면이 잘 나타나는 입방정상 구조임을 알 수 있다.In addition, it can be seen from FIGS. 4A and 4B that the powder for single crystal growth has a cubic phase structure in which characteristic crystal planes of (111), (200), (220), and (311) are well displayed.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 단결정 성장용 분말의 순도 측정방법은 입방정상 구조를 갖는 단결정 성장용 분말의 순도측정 방법으로 신뢰성이 있음을 알 수 있으며, 본 발명의 순도 측정방법을 통해 자유 카본이 저감된 고순도 단결정 성장용 분말을 신속하고 정확하게 정량할 수 있음을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the method for measuring the purity of a powder for single crystal growth according to an embodiment of the present invention is reliable as a method for measuring the purity of a powder for single crystal growth having a cubic structure. It can be seen that the carbon-reduced high-purity single crystal growth powder can be rapidly and accurately quantified.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description above, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

Claims (11)

단결정 성장용 분말 시료를 준비하는 시료 준비 단계;
상기 시료를 라만 분석하는 라만 분석단계; 및
라만 분석 값을 통해 상기 시료의 순도를 측정하는 순도측정 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
A sample preparation step of preparing a powder sample for single crystal growth;
Raman analysis step of Raman analysis of the sample; and
Including a purity measurement step of measuring the purity of the sample through the Raman analysis value,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제1항에 있어서,
상기 시료 준비 단계는
상기 시료를 분쇄하는 미분쇄 단계; 및
상기 미분쇄된 시료 내의 불순물을 제거하는 불순물 제거단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 1,
The sample preparation step is
A pulverization step of pulverizing the sample; and
Including an impurity removal step of removing impurities in the unpulverized sample,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제2항에 있어서,
상기 미분쇄 단계는
분말 입자의 크기가 10μm 이하가 되도록 분쇄하는 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 2,
The pulverization step is
Comprising the step of pulverizing the powder particles so that the size is 10 μm or less,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제2항에 있어서,
상기 미분쇄 단계는
볼 밀링 장치를 이용하여 시료를 분쇄하는 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 2,
The pulverization step is
Including the step of grinding the sample using a ball milling device,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제2항에 있어서,
상기 불순물 제거단계는
불산 처리하는 산처리 공정 단계; 및
상기 산처리된 분말에 열을 가하는 열처리 공정 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 2,
The impurity removal step is
Acid treatment step of hydrofluoric acid treatment; and
Including a heat treatment process step of applying heat to the acid-treated powder,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제5항에 있어서,
상기 열처리 공정 단계는
전기로 대기(Air) 분위기 하에서 750 ℃이상의 온도로 10시간 이상 열처리하는 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 5,
The heat treatment process step
Including the step of heat treatment at a temperature of 750 ℃ or more for 10 hours or more under an air atmosphere in an electric furnace,
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
제1항에 있어서,
상기 순도측정 단계는
상기 라만 분석 단계에서 측정된 라만 피크들 중 가로 광학(Transverse-Optical, TO) 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학(longitudinal-optical, LO) 포논 모드의 라만 피크의 분광강도 비(TO /LO)를 이용하여 상기 시료의 순도를 측정하는 단계를 포함하는,
단결정 성장용 분말의 순도 측정 방법.
According to claim 1,
The purity measurement step is
Among the Raman peaks measured in the Raman analysis step, the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal-optical (LO) phonon mode Including the step of measuring the purity of the sample using
A method for determining the purity of powder for single crystal growth.
입방정상 구조를 가지고, 가로 광학(Transverse-Optical, TO) 포논 모드의 라만 피크와 세로 광학(longitudinal-optical, LO) 포논 모드의 라만 피크의 분광강도 비(TO /LO)가 0.9 이상 1.0 이하인 것을 특징으로 하는,
고순도 단결정 성장용 분말.
It has a cubic phase structure, and the spectral intensity ratio (TO /LO) of the Raman peak of the transverse-optical (TO) phonon mode and the Raman peak of the longitudinal-optical (LO) phonon mode is 0.9 or more and 1.0 or less. characterized by,
High-purity single crystal growth powder.
제8항에 있어서,
상기 고순도 단결정 성장용 분말은
99.85 내지 99.99%의 순도를 갖는 것을 특징으로 하는,
고순도 단결정 성장용 분말.
According to claim 8,
The high-purity single crystal growth powder
Characterized in that it has a purity of 99.85 to 99.99%,
High-purity single crystal growth powder.
제8항에 있어서,
상기 고순도 단결정 성장용 분말은
3C-SiC 분말인 것을 특징으로 하는,
고순도 단결정 성장용 분말.
According to claim 8,
The high-purity single crystal growth powder
Characterized in that it is a 3C-SiC powder,
High-purity single crystal growth powder.
제8항에 있어서,
상기 고순도 단결정 성장용 분말은
입자의 평균 입경이 10μm 이내인 것을 특징으로 하는,
고순도 단결정 성장용 분말.

According to claim 8,
The high-purity single crystal growth powder
Characterized in that the average particle diameter of the particles is within 10 μm,
High-purity single crystal growth powder.

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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4162923B2 (en) * 2001-06-22 2008-10-08 株式会社ブリヂストン Method for producing silicon carbide single crystal
JP2012136373A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Toyo Tanso Kk Seed material for liquid phase epitaxial growth of single crystal silicon carbide, and method for liquid phase epitaxial growth of single crystal silicon carbide
JP2016098162A (en) * 2014-11-26 2016-05-30 太平洋セメント株式会社 Production method of reclaimed silicon carbide powder, and production method of silicon carbide single crystal
KR102089734B1 (en) * 2012-11-13 2020-03-16 비아비 솔루션즈 아이엔씨. Portable spectrometer
KR102220438B1 (en) 2017-05-22 2021-02-25 조선대학교산학협력단 Method and apparatus for single crystal growth of organic materials using ionic liquid
CN112777598A (en) * 2021-01-12 2021-05-11 浙江理工大学 Method for preparing high-purity beta-silicon carbide micro-nano powder by high-temperature carbon-embedded carbothermic reduction

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4162923B2 (en) * 2001-06-22 2008-10-08 株式会社ブリヂストン Method for producing silicon carbide single crystal
JP2012136373A (en) * 2010-12-24 2012-07-19 Toyo Tanso Kk Seed material for liquid phase epitaxial growth of single crystal silicon carbide, and method for liquid phase epitaxial growth of single crystal silicon carbide
KR101767295B1 (en) * 2010-12-24 2017-08-10 도요탄소 가부시키가이샤 Seed material for liquid phase epitaxial growth of monocrystalline silicon carbide, and method for liquid phase epitaxial growth of monocrystalline silicon
KR102089734B1 (en) * 2012-11-13 2020-03-16 비아비 솔루션즈 아이엔씨. Portable spectrometer
JP2016098162A (en) * 2014-11-26 2016-05-30 太平洋セメント株式会社 Production method of reclaimed silicon carbide powder, and production method of silicon carbide single crystal
KR102220438B1 (en) 2017-05-22 2021-02-25 조선대학교산학협력단 Method and apparatus for single crystal growth of organic materials using ionic liquid
CN112777598A (en) * 2021-01-12 2021-05-11 浙江理工大学 Method for preparing high-purity beta-silicon carbide micro-nano powder by high-temperature carbon-embedded carbothermic reduction

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