| 센터의 목표 센터가 추구하는 목표는 표면의 초미세전자구조, 표면원자의 배열 및 결합상태, 표면 및 극초박막의 물리현상을 규명하고 표면원자를 자유조작하여 형성된 나노구조를 연구함으로써 국제경쟁력을 갖춘 우수인력을 양성하고, 신기능성 나노소자개발에 필요한 기초자료를 제공함으로써 세계적인 표면과학연구센터로 위상을 확립하는 것이다.연구 분야 (1) 제3세대 방사광을 이용한 초미세표면의 전자구조 규명고체의 초미세표면 전자상태가 제반 표면현상에 기여하는 역할을 제3세대 방사광을 이용한 고분해능 광전자분광법과 광흡수분광법으로 규명하는 연구를 수행한다. 이를 위해 포항가속기연구소내에 첨단 삽입 광원 빔라인과 연구센터전용 고분해능 광전자 분광 종단국(End station)이 설치되었다. (2) 표면원자의 배열 및 결합상태 규명과 표면원자의 자유조작을 통한 신기능 표면창출 주사탐침현미경과 이온산란 분광법을 이용한 정밀도 1Å 미만의 초정밀 표면 분석/조작기법 개발을 통하여 초청정 표면의 원자구조와 구조간의 상전이를 연구하며, 이를 바탕으로 표면원자 자유조작에 의한 신기능성 표면신물질 및 나노구조 창출을 도모한다. (3) 신기능성 표면 및 극초박막의 성장과 물성연구 자성, 광자성 및 광학적 극초박막 성장기술 개발과 다양한 분석기술 활용 및 개발을 통하여 새로운 자기적, 광자기적, 광화학적 특성을 정밀 측정함으로써 차세대 신기능성 초미세 소자개발에 필요한 체계적인 기초자료를 제공한다. 연구 성과 (1) Si산화과정 메카니즘 규명센터의 연구원인 여인환이 반도체 소재에서 가장 중요한 절연체인 실리콘 산화물(SiO2)이 상온에서 처음 형성될 때 산소분자가 전조물질(precursor)상태를 거치지 않고 바로 해리되어 Si와 결합하여 SiO 또는 SiO2를 형성함을 STM을 사용하여 실험적으로 규명하여, 이 결과를 1996년 과학계의 권위지인 Science지에 발표하였다. 이 연구결과는 우수성과 파급효과를 인정받아 세계적인 연구결과만 간추려서 소개하는 미국 물리학회지인 Physics Today의 업데이트란에 1996년 6월에 소개되어 널리 알려졌다. 그러나 이 연구결과에 대하여, 일부 프랑스와 대만의 연구진들이 각각 독립적으로 Si 표면에서 분자적으로 안정된 전조물질 상태로 먼저 존재하며 이 전조물질간의 상호작용에 의하여 해리된 산소원자가 SiO2를 형성시킨다는 반론을 제기하였다. 이에 대하여 1999년 2월 강명호가 이론적으로 Si 표면에서 산소분자에 의한 전조물질은 존재하지 않는다는 여인환의 실험보고를 뒷받침하는 결과를 Physical Review Letters에 발표함으로써 이 논란에 일단락을 지었다. 곧 이어 발표한 강명호의 또 다른 Physical Review Letters는 표면의 산화가 Si 내부로 확산되어 가는 메카니즘과, 이제까지 표면분광학에서 Si의 back - bond와 결합된 산소원자로 해석되던 실험자료가 실제로는 표면 Si 원자의 꼭대기에 결합되어 있는 산소원자임을 밝혀내었으며, 센터의 염한웅은 전조물질을 거치지 않는 산화과정을 실험적으로 확증하여 역시 Physical Review Letters에 발표하였다. 이러한 일련의 이론적, 실험적 연구는 이 분야에서 지난 20년간의 오류를 바로잡는 중요한 사건이 되었다. (2) HDD 기억용량 확장 신기술 개발 센터의 연구원인 황정남과 이영백이 최근에 하드디스크 드라이브(HDD)의 기록용량을 6배 증가시킬 수 있는 신기술을 개발하였다. 이 기술은 기존 수평기록방식을 그대로 사용하여 자성기록매체를 제조한 후 후처리공정에서 이온선을 조사하여 기록밀도를 6배 정도 향상시킬 수 있다는 장점이 있다. 외부 자기장을 인가한 상태에서 Ar 이온선을 강자성박막에 조사한 결과, 원자당 자화능력이 증가함과 동시에 기록방향을 마음대로 조절할 수 있음을 발견하였다. 이 기술이 상용화될 경우, 기존 수평기록방식의 자성기록매체 한계밀도인 1제곱인치당 10기가바이트(Gb)의 한계를 극복, 60Gb까지 기록밀도를 높여 자기기록매체, 즉, HDD의 초소형화에 기여하리라 본다. 이 연구결과는 2001년 8월에 Phys.Rev.Lett.에 게재하였고, 국내특허로 등록되었으며, 산업화를 위한 성능 및 특성평가를 수행한 결과, 초고집적 정보저장기술개발의 원천기반기술로 활용할 수 있는 단계에 도달하여 특허협력조약(Patent Cooperation Treaty: PCT)에 가입된 140여개국에 원천기술 특허를 출원하였다. (3) 센터전용 방사광 이용 고분해능 광전자 분광기 설치 이 센터에서는 포항가속기연구소(PLS)와 기관 협력을 맺어 PLS에 건설한 고분해능 표면분석장비 (High Resolution Surface Analysis System: HRSAS)를 설치하여 운영하고 있다. 포항가속기 연구소에 설치된 이 센터 전용 종단국(end - station)은 감마데이터사 200mm 직경의 고분해능 전자 에너지 분석기를 비롯하여 표면분석에 필요한 다양한 초고진공용 표면분석 장비들로 이루어져 있다. 포항 빔라인의 광원은 에너지 120 - 1200eV, 분해능 6000으로 센터의 종단국에 제공되고 있다. 에너지 분석기의 분해능은 pass energy 5 eV에서 5 meV까지 도달하고 있어 앞으로 제 3 세대 방사광원과 더불어 고분해능 X선광전자분광기, X선광전자회절분석기, 그리고 ARUPS(Angle - Resolved Ultra - violet Photoelectron Spectroscopy) 등을 이용하는 다양한 표면관련 연구가 기대되고 있다. 분석장비는 연구의 다양성을 위하여 10K의 저온에서 2000K 고온까지 온도를 조절할 수 있는 시료조절장치를 갖추고 있으며, 간단한 흡착계와 깊이 있는 박막 관련연구를 지원하기 위하여 시료 증착 챔버가 병렬로 연결되어 있다. 2002년 현재 센터의 종단국은 후반기부터 외부 사용자에게 공개되었고, 이에 센터연구원을 포함한 많은 국내 표면연구관련 과학자와 외국 사용자들의 이용 신청이 있었으나 올해는 센터에서 추진하고 있는 연구 방향과 직접적으로 관련된 외부 연구자에게 우선적으로 공개하고 있다. |
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