์ ์ธ๊ณ ์ฌ๋ฃ ๊ณผํ์ ๋ฐ ์์ง๋์ด๋ฅผ ์ํ ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ข ๋ฅ, ํ์ฑ, ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ ๋ฐ ํน์ฑ ๋ถ์ ๋ฐฉ๋ฒ์ ๋ค๋ฃจ๋ ์ข ํฉ ์๋ด์์ ๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ดํด: ์ข ํฉ ์๋ด์
์๋ง์ ๊ธฐ์ ์ ๊ธฐ๋ฐ์ด ๋๋ ๊ฒฐ์ ์ง ์ฌ๋ฃ๋ ๊ฑฐ์ ์๋ฒฝํ๊ฒ ์ ๋ ฌ๋ ์ํ๋ก ์กด์ฌํ์ง ์์ต๋๋ค. ๋์ , ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ผ๋ก ์๋ ค์ง ๋ถ์์ ์ฑ์ ๋ดํฌํ๊ณ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐํจ์ ์ข ์ข ํด๋ก์ด ๊ฒ์ผ๋ก ์ธ์๋์ง๋ง, ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ์ฌ๋ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐํจ์ ์ดํดํ๋ ๊ฒ์ ์ฌ๋ฃ ๊ณผํ์์ ์์ง๋์ด๊ฐ ํน์ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ๋ง๊ฒ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ค๊ณํ๊ณ ์กฐ์ ํ๋ ๋ฐ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ด๋ ๋ฌด์์ธ๊ฐ?
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฒฐ์ ์ง ๊ณ ์ฒด ๋ด ์์์ ์ด์์ ์ธ ์ฃผ๊ธฐ์ ๋ฐฐ์ด์ ๋ํ๋๋ ๋ถ๊ท์น์ฑ์ ๋๋ค. ์๋ฒฝํ ์ง์์์ ๋ฒ์ด๋ ์ด๋ฌํ ํธ์ฐจ๋ ๋จ์ผ ์์ ๋๋ฝ์์๋ถํฐ ์ฌ๋ฌ ์์์ธต์ ๊ฑธ์น ํ์ฅ๋ ๊ตฌ์กฐ์ ์ด๋ฅด๊ธฐ๊น์ง ๋ค์ํฉ๋๋ค. ์ด๋ค์ ์ ๋ ์๋ ์ด์์ ์จ๋์์ ์ด์ญํ์ ์ผ๋ก ์์ ์ ์ด๋ฉฐ, ์ด๋ ๊ทธ ์กด์ฌ๊ฐ ๊ฒฐ์ ์ง ์ฌ๋ฃ์ ๊ณ ์ ํ ํน์ฑ์์ ์๋ฏธํฉ๋๋ค. ๊ฒฐํจ์ ๋๋๋ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ์จ๋๊ฐ ์ฆ๊ฐํจ์ ๋ฐ๋ผ ์ฆ๊ฐํฉ๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ข ๋ฅ
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ทธ ์ฐจ์์ ๋ฐ๋ผ ํฌ๊ฒ ๋ค ๊ฐ์ง ์ฃผ์ ๋ฒ์ฃผ๋ก ๋ถ๋ฅ๋ฉ๋๋ค:
- ์ ๊ฒฐํจ (0์ฐจ์): ํ๋ ๋๋ ์์์ ์์์ ๊ด๋ จ๋ ๊ตญ์์ ์ธ ๋ถ์์ ์ฑ์ ๋๋ค.
- ์ ๊ฒฐํจ (1์ฐจ์): ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์์ ์ ํ์ ์ธ ํ๊ดด์ ๋๋ค.
- ๋ฉด๊ฒฐํจ (2์ฐจ์): ๊ฒฐ์ ์ ํ๋ฉด์ด๋ ๊ณ๋ฉด์์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ถ์์ ์ฑ์ ๋๋ค.
- ์ฒด์ ๊ฒฐํจ (3์ฐจ์): ๊ฒฐ์ ์ ์๋นํ ๋ถํผ๋ฅผ ํฌํจํ๋ ํ์ฅ๋ ๊ฒฐํจ์ ๋๋ค.
์ ๊ฒฐํจ
์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์ฅ ๋จ์ํ ์ ํ์ ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๋๋ค. ๋ช ๊ฐ์ง ์ผ๋ฐ์ ์ธ ์ ํ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค:
- ๊ณต๊ณต (Vacancy): ์ ์์ ์ธ ๊ฒฉ์์ ์์ ์์๊ฐ ๋น ์ ธ๋๊ฐ ์๋ฆฌ์ ๋๋ค. ๊ณต๊ณต์ ์ ๋ ์๋ ์ด์์ ์จ๋์์ ํญ์ ๊ฒฐ์ ์ ์กด์ฌํฉ๋๋ค. ๊ทธ ๋๋๋ ์จ๋์ ๋ฐ๋ผ ์ง์์ ์ผ๋ก ์ฆ๊ฐํฉ๋๋ค.
- ์นจ์ ํ ์์ (Interstitial): ์ ์์ ์ธ ๊ฒฉ์์ ์ธ๋ถ ์์น๋ฅผ ์ฐจ์งํ๋ ์์์ ๋๋ค. ์นจ์ ํ ์์๋ ์๋นํ ๊ฒฉ์ ์๊ณก์ ์ ๋ฐํ๊ธฐ ๋๋ฌธ์ ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๊ณต๊ณต๋ณด๋ค ์๋์ง๊ฐ ๋ ๋๊ณ (๋ฐ๋ผ์ ๋ ๋๋ญ ๋๋ค).
- ์นํํ ์์ (Substitutional): ๋ชจ์ฌ์ ์์๋ฅผ ๊ฒฉ์์ ์์ ๋์ฒดํ๋ ์ธ๋ถ ์์์ ๋๋ค. ์๋ฅผ ๋ค์ด, ํฉ๋์์ ๊ตฌ๋ฆฌ ์์๋ฅผ ๋์ฒดํ๋ ์์ฐ ์์๊ฐ ์์ต๋๋ค.
- ํ๋ ์ผ ๊ฒฐํจ (Frenkel Defect): ๊ณต๊ณต-์นจ์ ํ ์์ ์์ ๋๋ค. ์์๊ฐ ์์ ์ ๊ฒฉ์์ ์์ ์นจ์ ํ ์์น๋ก ์ด๋ํ์ฌ ๊ณต๊ณต๊ณผ ์นจ์ ํ ์์๋ฅผ ๋ชจ๋ ์์ฑํฉ๋๋ค. ํ ๋ก๊ฒํ์(AgCl, AgBr)๊ณผ ๊ฐ์ ์ด์จ ํํฉ๋ฌผ์์ ํํ ๋ฐ๊ฒฌ๋ฉ๋๋ค.
- ์ผํธํค ๊ฒฐํจ (Schottky Defect): ์ด์จ ๊ฒฐ์ ์์ ์์ด์จ ๊ณต๊ณต๊ณผ ์์ด์จ ๊ณต๊ณต ์์ ๋๋ค. ์ด๋ ์ ํ ์ค์ฑ์ ์ ์งํฉ๋๋ค. NaCl ๋ฐ KCl๊ณผ ๊ฐ์ ์ด์จ ํํฉ๋ฌผ์์ ํํ ๋ฐ๊ฒฌ๋ฉ๋๋ค.
์์: ์ค๋ฆฌ์ฝ(Si) ๋ฐ๋์ฒด์์ ์ธ(P)์ด๋ ๋ถ์(B)์ ๊ฐ์ ์นํํ ๋ถ์๋ฌผ์ ์๋์ ์ผ๋ก ์ฃผ์ ํ์ฌ ๊ฐ๊ฐ nํ ๋ฐ pํ ๋ฐ๋์ฒด๋ฅผ ๋ง๋ญ๋๋ค. ์ด๋ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ํธ๋์ง์คํฐ์ ์ง์ ํ๋ก์ ๊ธฐ๋ฅ์ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
์ ๊ฒฐํจ: ์ ์
์ ์๋ผ๊ณ ๋ ์๋ ค์ง ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์์ ์ ํ์ ์ธ ๋ถ์์ ์ฑ์ ๋๋ค. ์ด๋ ์ฃผ๋ก ๊ฒฐ์ ์ง ์ฌ๋ฃ์ ์์ฑ ๋ณํ์ ๋ด๋นํฉ๋๋ค.
์ ์์๋ ๋ ๊ฐ์ง ์ฃผ์ ์ ํ์ด ์์ต๋๋ค:
- ์นผ๋ ์ ์ (Edge Dislocation): ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์์ ์ฝ์ ๋ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ๋ฐ์ชฝ ์์๋ฉด์ผ๋ก ์๊ฐํํ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ ์ ์์ ์ ์์ง์ธ ๋ฒ๊ฑฐ์ค ๋ฒกํฐ๋ก ํน์ง์ง์ด์ง๋๋ค.
- ๋์ ์ ์ (Screw Dislocation): ์ ์์ ์ฃผ์์ ๋์ ํ ๊ฒฝ์ฌ๋ก๋ก ์๊ฐํํ ์ ์์ต๋๋ค. ๋ฒ๊ฑฐ์ค ๋ฒกํฐ๋ ์ ์์ ์ ํํํฉ๋๋ค.
- ํผํฉ ์ ์ (Mixed Dislocation): ์นผ๋ ์ ์์ ๋์ ์ ์ ์ฑ๋ถ์ ๋ชจ๋ ๊ฐ์ง ์ ์์ ๋๋ค.
์ ์ ์ด๋: ์ ์๋ ์ธ๊ฐ๋ ์๋ ฅ ํ์์ ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์๋ฅผ ํตํด ์ด๋ํ๋ฉฐ, ์ด๋ ์์๋ฉด ์ ์ฒด์ ์์ ๊ฒฐํฉ์ ๋๋ ๋ฐ ํ์ํ ์๋ ฅ๋ณด๋ค ํจ์ฌ ๋ฎ์ ์๋ ฅ์์ ์์ฑ ๋ณํ์ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํฉ๋๋ค. ์ด ์ด๋์ ์ฌ๋ฆฝ(slip)์ด๋ผ๊ณ ํฉ๋๋ค.
์ ์ ์ํธ์์ฉ: ์ ์๋ ์๋ก ์ํธ์์ฉํ์ฌ ์ ์ ์ฝํ๊ณผ ๊ฐ๊ณต ๊ฒฝํ(์์ฑ ๋ณํ์ ์ํ ์ฌ๋ฃ ๊ฐํ)๋ฅผ ์ ๋ฐํ ์ ์์ต๋๋ค. ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ ๋ฐ ๊ธฐํ ์ฅ์ ๋ฌผ์ ์ ์ ์ด๋์ ๋ฐฉํดํ์ฌ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋์ฑ ์ฆ๊ฐ์ํต๋๋ค.
์์: ๊ตฌ๋ฆฌ ๋ฐ ์๋ฃจ๋ฏธ๋๊ณผ ๊ฐ์ ๋ง์ ๊ธ์์ ๋์ ์ฐ์ฑ์ ๊ทธ ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ํตํด ์ ์๊ฐ ์ผ๋ง๋ ์ฝ๊ฒ ์ด๋ํ ์ ์๋์ง์ ์ง์ ์ ์ผ๋ก ๊ด๋ จ์ด ์์ต๋๋ค. ํฉ๊ธ ์์๋ ์ข ์ข ์ ์ ์ด๋์ ๋ฐฉํดํ์ฌ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฐ๋๋ฅผ ๋์ด๊ธฐ ์ํด ์ฒจ๊ฐ๋ฉ๋๋ค.
๋ฉด๊ฒฐํจ
๋ฉด๊ฒฐํจ์ ๊ฒฐ์ ์ ํ๋ฉด์ด๋ ๊ณ๋ฉด์์ ๋ฐ์ํ๋ ๋ถ์์ ์ฑ์ ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์๋ ๋ค์์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค:
- ์ธ๋ถ ํ๋ฉด: ํ๋ฉด์์ ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์๊ฐ ๋๋๋ ๋ถ๋ถ์ ๋๋ค. ํ๋ฉด ์์๋ ๋ด๋ถ ์์๋ณด๋ค ์ด์ ์์ ์๊ฐ ์ ์ด ๋ ๋์ ์๋์ง์ ๋ฐ์์ฑ์ ๊ฐ์ง๋๋ค.
- ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ (Grain Boundaries): ๋ค๊ฒฐ์ ์ฌ๋ฃ์์ ์๋ก ๋ค๋ฅธ ๋ฐฉํฅ์ ๊ฐ์ง ๋ ๊ฒฐ์ (๊ฒฐ์ ๋ฆฝ) ์ฌ์ด์ ๊ณ๋ฉด์ ๋๋ค. ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ๋ ์ ์ ์ด๋์ ๋ฐฉํดํ์ฌ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฐ๋์ ๊ธฐ์ฌํฉ๋๋ค. ์ผ๋ฐ์ ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์์์๋ก ๊ฐ๋๊ฐ ๋์์ง๋๋ค (ํ-ํ์น ๊ด๊ณ).
- ์์ ๊ณ (Twin Boundaries): ๊ฒฝ๊ณ ํ์ชฝ์ ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ๊ฐ ๋ค๋ฅธ ์ชฝ ๊ตฌ์กฐ์ ๊ฑฐ์ธ์์ธ ํน์ํ ์ ํ์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ์ ๋๋ค.
- ์ ์ธต ๊ฒฐํจ (Stacking Faults): ๊ฒฐ์ ๋ด ์์๋ฉด์ ๊ท์น์ ์ธ ์ ์ธต ์์๊ฐ ์ค๋จ๋ ๊ฒ์ ๋๋ค.
์์: ์ด๋งค ์ฌ๋ฃ์ ํ๋ฉด์ ์ด๋งค ํ์ฑ์ ๊ทน๋ํํ๊ธฐ ์ํด ๋์ ๋ฐ๋์ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ(์: ๊ณ๋จ, ๊ผฌ์)์ผ๋ก ์ค๊ณ๋ฉ๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฒฐํจ์ ํํ ๋ฐ์์ ์ํ ํ์ฑ ๋ถ์๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
์ฒด์ ๊ฒฐํจ
์ฒด์ ๊ฒฐํจ์ ๊ฒฐ์ ์ ์๋นํ ๋ถํผ๋ฅผ ํฌํจํ๋ ํ์ฅ๋ ๊ฒฐํจ์ ๋๋ค. ์ฌ๊ธฐ์๋ ๋ค์์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค:
- ๊ธฐ๊ณต (Voids): ๊ฒฐ์ ๋ด์ ๋น ๊ณต๊ฐ์ ๋๋ค.
- ๊ท ์ด (Cracks): ๊ฒฐ์ ๋ด์ ํ๊ดด์ ๋๋ค.
- ๊ฐ์ฌ๋ฌผ (Inclusions): ๊ฒฐ์ ๋ด์ ๊ฐํ ์ธ๋ถ ์ ์์ ๋๋ค.
- ์์ถ๋ฌผ (Precipitates): ๊ธฐ์ง์ ๋ด์ ์๋ ๋ค๋ฅธ ์์ ์์ ์ ์์ ๋๋ค. ์์ถ ๊ฒฝํ๋ ํฉ๊ธ์์ ์ผ๋ฐ์ ์ธ ๊ฐํ ๋ฉ์ปค๋์ฆ์ ๋๋ค.
์์: ์ ๊ฐ ๊ณผ์ ์์ ์ฐํ๋ฌผ์ด๋ ํฉํ๋ฌผ ๊ฐ์ฌ๋ฌผ์ ์๋ ฅ ์ง์ค์ ์ผ๋ก ์์ฉํ์ฌ ์ฌ๋ฃ์ ์ธ์ฑ๊ณผ ํผ๋ก ์ ํญ์ฑ์ ๊ฐ์์ํฌ ์ ์์ต๋๋ค. ์ด๋ฌํ ๊ฐ์ฌ๋ฌผ์ ํ์ฑ์ ์ต์ํํ๊ธฐ ์ํด ์ ๊ฐ ๊ณต์ ์ ์ ์คํ๊ฒ ์ ์ดํ๋ ๊ฒ์ด ์ค์ํฉ๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ํ์ฑ
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ฌ๋ฃ ๊ณต์ ์ ๋ค์ํ ๋จ๊ณ์์ ํ์ฑ๋ ์ ์์ผ๋ฉฐ, ์ฌ๊ธฐ์๋ ๋ค์์ด ํฌํจ๋ฉ๋๋ค:
- ์๊ณ : ์๊ณ ๊ณผ์ ์์ ๊ฒฐํจ์ด ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์์ ๊ฐํ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์์ฑ ๋ณํ: ์์ฑ ๋ณํ ์ค์ ์ ์๊ฐ ์์ฑ๋๊ณ ์ด๋ํฉ๋๋ค.
- ์กฐ์ฌ (Irradiation): ๊ณ ์๋์ง ์ ์๊ฐ ๊ฒฉ์์ ์์ ์์๋ฅผ ์ดํ์์ผ ์ ๊ฒฐํจ ๋ฐ ๊ธฐํ ์ ํ์ ๊ฒฐํจ์ ์์ฑํ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์ด๋๋ง (Annealing): ์ด์ฒ๋ฆฌ๋ ๊ฒฐํจ์ ์ข ๋ฅ์ ๋๋๋ฅผ ๋ณ๊ฒฝํ ์ ์์ต๋๋ค.
์ด๋๋ง: ๊ณ ์จ์์์ ์ด๋๋ง์ ์์ ์ด๋์ฑ์ ์ฆ๊ฐ์ํต๋๋ค. ์ด ๊ณผ์ ์ ๊ณต๊ณต์ ์๋ฅผ ์ค์ด๊ณ ์ ์๊ฐ ์์นํ๊ฑฐ๋ ์๋ก ์๋ฉธํ๋๋ก ํ์ฌ ์ผ๋ถ ์ ์๋ฅผ ์ ๊ฑฐํ ์ ์์ต๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ ์ ์ด๋์ง ์์ ์ด๋๋ง์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ์ฑ์ฅ์ ์ ๋ฐํ์ฌ, ๋ ์์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ํฌ๊ธฐ๊ฐ ์๊ตฌ๋๋ ๊ฒฝ์ฐ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ฝํ์ํฌ ์๋ ์์ต๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ด ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ๋ฏธ์น๋ ์ํฅ
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ๊ด๋ฒ์ํ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์ฌ๋ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค:
- ๊ธฐ๊ณ์ ํน์ฑ: ์ ์๋ ์์ฑ ๋ฐ ๊ฐ๋๋ฅผ ์ดํดํ๋ ๋ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค. ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ๋ ์ ์ ์ด๋์ ๋ฐฉํดํ์ฌ ๊ฒฝ๋์ ํญ๋ณต ๊ฐ๋์ ์ํฅ์ ์ค๋๋ค.
- ์ ๊ธฐ์ ํน์ฑ: ์ ๊ฒฐํจ์ ์ ์์ ์ฐ๋ ์ค์ฌ์ผ๋ก ์์ฉํ์ฌ ์ ๋๋์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค. ๋ถ์๋ฌผ(์นํํ ์ ๊ฒฐํจ)์ ์ ๋๋๋ฅผ ์ ์ดํ๊ธฐ ์ํด ๋ฐ๋์ฒด์ ์๋์ ์ผ๋ก ์ฒจ๊ฐ๋ฉ๋๋ค.
- ๊ดํ์ ํน์ฑ: ๊ฒฐํจ์ ๋น์ ํก์ํ๊ฑฐ๋ ์ฐ๋์์ผ ์ฌ๋ฃ์ ์์๊ณผ ํฌ๋ช ๋์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค. ๋ณด์์ ์ ์ค์ฌ์ ์ข ์ข ์ ๊ฒฐํจ ๋๋ฌธ์ ๋๋ค.
- ์๊ธฐ์ ํน์ฑ: ๊ฒฐํจ์ ๊ฐ์์ฑ ์ฌ๋ฃ์ ์๊ธฐ ๊ตฌ์ญ ๊ตฌ์กฐ์ ์ํฅ์ ์ฃผ์ด ๋ณด์๋ ฅ๊ณผ ํฌ์์จ์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค.
- ํ์ฐ: ๊ณต๊ณต์ ๊ฒฐ์ ๊ฒฉ์๋ฅผ ํตํ ์์์ ํ์ฐ์ ์ด์งํฉ๋๋ค. ํ์ฐ์ ์นจํ ๋ฐ ์งํ์ ๊ฐ์ ๋ง์ ์ฌ๋ฃ ๊ณต์ ๊ธฐ์ ์ ๋งค์ฐ ์ค์ํฉ๋๋ค.
- ๋ถ์: ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ ๋ฐ ๊ธฐํ ๊ฒฐํจ์ ์ข ์ข ๋ถ์ ๊ณต๊ฒฉ์ ์ฐ์ ์ ์ธ ์ฅ์๊ฐ ๋ฉ๋๋ค.
์์: ์ ํธ ์์ง์ ์ฌ์ฉ๋๋ ์ดํฉ๊ธ์ ํฌ๋ฆฌํ ์ ํญ์ฑ์ ๊ณ ์จ์์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ ๋ฏธ๋๋ฌ์ง๊ณผ ์ ์ ํฌ๋ฆฌํ๋ฅผ ์ต์ํํ๊ธฐ ์ํด ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ํฌ๊ธฐ์ ๋ฏธ์ธ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ์ ์คํ๊ฒ ์ ์ดํจ์ผ๋ก์จ ํฅ์๋ฉ๋๋ค. ์ข ์ข ๋์ผ ๊ธฐ๋ฐ์ธ ์ด๋ฌํ ์ดํฉ๊ธ์ ๊ทนํ์ ์๋ ์กฐ๊ฑด์ ์ฅ๊ธฐ๊ฐ ๊ฒฌ๋๋๋ก ์ค๊ณ๋์์ต๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ํน์ฑ ๋ถ์
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ํน์ฑํํ๋ ๋ฐ๋ ๋ค์ํ ๊ธฐ์ ์ด ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค:
- X์ ํ์ ๋ถ์ (XRD): ๊ฒฐ์ ๊ตฌ์กฐ๋ฅผ ๊ฒฐ์ ํ๊ณ ๊ฒฉ์ ์๊ณก์ ์ ๋ฐํ๋ ๊ฒฐํจ์ ์กด์ฌ๋ฅผ ์๋ณํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ํฌ๊ณผ ์ ์ ํ๋ฏธ๊ฒฝ (TEM): ์ ์, ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ ๋ฐ ์์ถ๋ฌผ์ ํฌํจํ ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๊ณ ํด์๋ ์ด๋ฏธ์ง๋ฅผ ์ ๊ณตํฉ๋๋ค.
- ์ฃผ์ฌ ์ ์ ํ๋ฏธ๊ฒฝ (SEM): ํ๋ฉด ํํ๋ฅผ ์ฐ๊ตฌํ๊ณ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ ์๋ณํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค. ์ ์ ํ๋ฐฉ ์ฐ๋ ํ์ (EBSD)์ SEM๊ณผ ํจ๊ป ์ฌ์ฉํ์ฌ ๊ฒฐ์ ๋ฐฉํฅ์ ๊ฒฐ์ ํ๊ณ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ๊ณ๋ฅผ ๋งคํํ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์์๋ ฅ ํ๋ฏธ๊ฒฝ (AFM): ์์ ์์ค์์ ํ๋ฉด์ ์ด๋ฏธ์งํ๊ณ ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ ์๋ณํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
- ์์ ์ ์๋ฉธ ๋ถ๊ด๋ฒ (PAS): ๊ณต๊ณต ์ ํ ๊ฒฐํจ์ ๋ฏผ๊ฐํฉ๋๋ค.
- ๊ณผ๋์ค์ ๋ถ๊ด๋ฒ (DLTS): ๋ฐ๋์ฒด์ ๊น์ ์ค์ ๊ฒฐํจ์ ํน์ฑํํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
์์: TEM์ ๋ฐ๋์ฒด ์ฐ์ ์์ ๋ฐ๋ง ๋ฐ ์ง์ ํ๋ก์ ๊ฒฐํจ์ ํน์ฑํํ์ฌ ์ ์ ์ฅ์น์ ํ์ง๊ณผ ์ ๋ขฐ์ฑ์ ๋ณด์ฅํ๋ ๋ฐ ๋๋ฆฌ ์ฌ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ ์ ์ด
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ข ๋ฅ์ ๋๋๋ฅผ ์ ์ดํ๋ ๊ฒ์ ํน์ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ๋ง๊ฒ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์กฐ์ ํ๋ ๋ฐ ํ์์ ์ ๋๋ค. ์ด๋ ๋ค์์ ํฌํจํ ๋ค์ํ ๋ฐฉ๋ฒ์ ํตํด ๋ฌ์ฑ๋ ์ ์์ต๋๋ค:
- ํฉ๊ธํ: ํฉ๊ธ ์์๋ฅผ ์ฒจ๊ฐํ์ฌ ์นํํ ๋๋ ์นจ์ ํ ๋ถ์๋ฌผ์ ๋์ ํ์ฌ ๊ฐ๋, ์ฐ์ฑ ๋ฐ ๊ธฐํ ํน์ฑ์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค.
- ์ด์ฒ๋ฆฌ: ์ด๋๋ง, ๋ด๊ธ์ง, ๋จ์์ ๋ฏธ์ธ ๊ตฌ์กฐ์ ๊ฒฐํจ ๋๋๋ฅผ ๋ณ๊ฒฝํ ์ ์์ต๋๋ค.
- ๋๊ฐ ๊ฐ๊ณต: ์์จ์์์ ์์ฑ ๋ณํ์ ์ ์ ๋ฐ๋๋ฅผ ์ฆ๊ฐ์ํค๊ณ ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ๊ฐํํฉ๋๋ค.
- ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ํฌ๊ธฐ ์ ์ด: ๊ณต์ ๊ธฐ์ ์ ์ฌ์ฉํ์ฌ ๋ค๊ฒฐ์ ์ฌ๋ฃ์ ๊ฒฐ์ ๋ฆฝ ํฌ๊ธฐ๋ฅผ ์ ์ดํ์ฌ ๊ฐ๋์ ์ธ์ฑ์ ์ํฅ์ ์ค ์ ์์ต๋๋ค.
- ์กฐ์ฌ: ์ ์ด๋ ์กฐ์ฌ๋ ์ฐ๊ตฌ ๋ชฉ์ ์ผ๋ก ํน์ ์ ํ์ ๊ฒฐํจ์ ์์ฑํ๊ฑฐ๋ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ์์ ํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋ ์ ์์ต๋๋ค.
์์: ๊ฐ์ฒ ์ ๋จ์ ๊ณต์ ์ ๊ฐ์ฒ ์ ๊ฐ์ดํ ๋ค์ ๋ด๊ธ์งํ๊ณ , ๊ทธ ํ ๋ ๋ฎ์ ์จ๋๋ก ์ฌ๊ฐ์ดํ๋ ๊ณผ์ ์ ํฌํจํฉ๋๋ค. ์ด ๊ณต์ ์ ํํ๋ฌผ ์์ถ๋ฌผ์ ํฌ๊ธฐ์ ๋ถํฌ๋ฅผ ์ ์ดํ์ฌ ๊ฐ์ฒ ์ ์ธ์ฑ๊ณผ ์ฐ์ฑ์ ํฅ์์ํต๋๋ค.
๊ณ ๊ธ ๊ฐ๋ : ๊ฒฐํจ ๊ณตํ
๊ฒฐํจ ๊ณตํ์ ํน์ ์ฌ๋ฃ ํน์ฑ์ ๋ฌ์ฑํ๊ธฐ ์ํด ์๋์ ์ผ๋ก ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ๋์ ํ๊ณ ์กฐ์ํ๋ ๋ฐ ์ค์ ์ ๋๋ ์ฑ์ฅ ๋ถ์ผ์ ๋๋ค. ์ด ์ ๊ทผ ๋ฐฉ์์ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ ์์ฉ ๋ถ์ผ๋ฅผ ์ํ ์ ์์ฌ ๊ฐ๋ฐ์ ํนํ ๊ด๋ จ์ด ์์ต๋๋ค:
- ํ์๊ด ๋ฐ์ : ๊ฒฐํจ์ ํ์ ์ ์ง์์ ๋น ํก์์ ์ ํ ์บ๋ฆฌ์ด ์์ก์ ํฅ์์ํค๋๋ก ์ค๊ณ๋ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์ด๋งค ์์ฉ: ํ๋ฉด ๊ฒฐํจ์ ํํ ๋ฐ์์ ํ์ฑ ๋ถ์๋ก ์์ฉํ์ฌ ์ด๋งค ํจ์จ์ ํฅ์์ํฌ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์คํํธ๋ก๋์ค: ๊ฒฐํจ์ ์ ์์ ์คํ์ ์ ์ดํ๋ ๋ฐ ์ฌ์ฉ๋์ด ์๋ก์ด ์คํํธ๋ก๋์ค ์ฅ์น๋ฅผ ๊ฐ๋ฅํ๊ฒ ํ ์ ์์ต๋๋ค.
- ์์ ์ปดํจํ : ๊ฒฐ์ ๋ด ํน์ ๊ฒฐํจ(์: ๋ค์ด์๋ชฌ๋์ ์ง์-๊ณต๊ณต ์ผํฐ)์ ์์ ์ปดํจํ ์์ฉ ๋ถ์ผ์ ํ์ฉ๋ ์ ์๋ ์์ ํน์ฑ์ ๋ํ๋ ๋๋ค.
๊ฒฐ๋ก
๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ข ์ข ๋ถ์์ ์ฑ์ผ๋ก ์ธ์๋์ง๋ง, ๊ฒฐ์ ์ง ์ฌ๋ฃ์ ๋ณธ์ง์ ์ด๊ณ ์ค์ํ ์ธก๋ฉด์ ๋๋ค. ๊ทธ ์กด์ฌ๋ ์ฌ๋ฃ์ ํน์ฑ๊ณผ ๊ฑฐ๋์ ์ฌ๋ํ ์ํฅ์ ๋ฏธ์นฉ๋๋ค. ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ, ๊ทธ ์ข ๋ฅ, ํ์ฑ ๋ฐ ์ํฅ์ ๋ํ ํฌ๊ด์ ์ธ ์ดํด๋ ์ฌ๋ฃ ๊ณผํ์์ ์์ง๋์ด๊ฐ ๊ด๋ฒ์ํ ์์ฉ ๋ถ์ผ๋ฅผ ์ํด ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ์ค๊ณ, ๊ณต์ ๋ฐ ์กฐ์ ํ๋ ๋ฐ ํ์์ ์ ๋๋ค. ๊ธ์ ๊ฐํ์์ ๋ฐ๋์ฒด ์ฑ๋ฅ ํฅ์, ์๋ก์ด ์์ ๊ธฐ์ ๊ฐ๋ฐ์ ์ด๋ฅด๊ธฐ๊น์ง, ๊ฒฐ์ ๊ฒฐํจ์ ์ ์ด์ ์กฐ์์ ์ ์ธ๊ณ์ ์ผ๋ก ์ฌ๋ฃ ๊ณผํ ๋ฐ ๊ณตํ์ ๋ฐ์ ์ ๊ณ์ํด์ ์ค์ํ ์ญํ ์ ํ ๊ฒ์ ๋๋ค.
๊ฒฐํจ ๊ณตํ์ ๋ํ ์ถ๊ฐ์ ์ธ ์ฐ๊ตฌ ๊ฐ๋ฐ์ ์ ๋ก ์๋ ํน์ฑ๊ณผ ๊ธฐ๋ฅ์ ๊ฐ์ง ์ฌ๋ฃ๋ฅผ ๋ง๋๋ ๋ฐ ์์ฒญ๋ ๊ฐ๋ฅ์ฑ์ ๊ฐ์ง๊ณ ์์ต๋๋ค.