졸겔법으로 제작한 MgO박막의 특성연구

Abstract

졸겔법을 이용하여 MgO 박막을 제조하는 방법은 다양하다. 선행 연구에서 사용된 방법으로는 ethanol에 magnesium acetate tetrahydrate를 넣고 촉매로 질산을 사용한 것, magnesium etho- xide와 magnesium methoxide를 methanol에 녹인 것, magne-sium ethoxide를 2-methoxyethanol에 녹인 것, magnesium methoxide를 methanol에 녹이고 촉매로 acetic acid를 사용한 것, methyl magnesium tert-butoxide를 사용한 것들이 사용되었 다. 이번 실험에서는 1,3-propandiol, magnesium acetate tetra-hydrate를 한 시간 동안 100℃에서 반응을 시킨 후 Magnesium methoxide를 첨가하여 10시간 동안 반응을 시켜MgO precur- sor를 제조하였다. 촉매를 사용할 경우에는 magnesium metho-xide 첨가 시 산 촉매로써 acetic acid, 염기 촉매로 acetyl ace-tone을 사용하였다. 만들어진 MgO전구체를 실리콘 기판위에 올 려 200~450℃까지 50℃간격으로 열처리를 하였다. 얻어진MgO 박막은 FT-IR과 XRD를 이용하여 온도 별로 변해가는 모습을 관 찰하였다. 촉매가 없을 경우에는 MgO박막이 400~450℃에서 생성되는 것을 관찰하였다. 산 촉매를 사용하였을 경우에는 MgO 박막이 350~400℃에서 생성되는 것을 관찰 하였다. 염기 촉매를 사용하였을 경우에는 MgO 박막이 450℃에서부터 생성되는것으 로 관찰 되었다. 따라서 졸겔법을 이용하여 MgO 박막을 제조하는 새로운 방법 을 발견하였고, 이 경우에 산 촉매를 사용하는 것이 더 낮은 온도 에서 MgO 박막을 얻을 수 있다는 것을 규명하였다.; There are many methods to get sol-gel-derived MgO thin film: (ⅰ) reaction of magnesium acetate tetrahydrate in ethanol solvent using nitric acid as a catalyst, (ⅱ) magnesium ethoxide in powder form and a magnesium methoxide solution in ethanol, (ⅲ) magnesium ethoxide dissolved in 2-methoxyethanol, (ⅳ) magnesium methoxide in ethanol solvent using acetic acid as a catalyst, (ⅴ) using magnesium methoxide tert-butoxide as a MgO precursor. In this study, MgO precursor was prepared by first dissolving magnesium acetate in 1,3-propandiol complet-ely at 100℃. After the earlier solution was cooled below 50℃, magnesium methoxide was slowly added with vigorous mixing for 10h. In case of using catalyst, acetic acid and acetylacetone was used an acid catalyst and base catalyst, respectively. MgO precursor was heat-treated under different thermal conditions on the Si wafer by increasing temperature from 200℃ to 450℃ at intervals of 50℃. Crystallization characteristics of MgO were investigated using FT-IR spectroscopy and X-ray powder diffraction. In case of using acid catalyst, MgO thin film was obser- ved at 350~400℃ as compared to the untreated count- erpart (400~450℃) and base catalyst (450℃). Finally, new mechanism of sol-del-derived MgO thin film was suggested in this research at the lower tempe- rature using acid catalyst.