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표제지 2

초록 5

목차 7

Ⅰ. 서론 12

Ⅱ. 이론적 배경 14

2.1. 포화자화값과 이방성 자기장 14

2.2. 인덕터와 강자성공명 18

2.3. 자성 재료의 결정 크기와 사카린 20

2.4. 열처리 25

2.5. 종횡비와 이방성 자기장 27

2.6. 전해 도금 28

Ⅲ. 실험과정 32

3.1. Materials 32

3.2. Ti/Au deposition 32

3.3. Electrolyte 32

3.4. Cyclic voltammetry 33

3.5. Aspect ratio and patterning 33

3.6. Saccharin 33

3.7. FeCo electroplate 33

3.8. Heat treatment 34

3.9. Characterization 34

Ⅳ. 결과 및 고찰 39

4.1. 종횡비에 따른 FeCo 자성 특성 변화 39

4.1.1. 도금기판의 가로길이에 따른 인가전압 조건 39

4.1.2. 종횡비에 따른 자성 특성 변화 39

4.2. 사카린 첨가에 따른 FeCo 필름의 특성 변화 47

4.2.1. 사카린 첨가 양에 따른 펄스 전해 도금 조건 47

4.2.2. 사카린 첨가 양에 따른 결정 크기 비교 47

4.2.3. 결정 크기에 따른 포화자화값 및 이방성 자기장 비교 48

4.3. 열처리에 따른 FeCo 필름의 특성 변화 63

4.3.1. 열처리에 따른 FeCo 필름의 결정 구조 분석 63

4.3.2. 열처리에 따른 포화자화값 및 이방성 자기장 비교 63

Ⅴ. 결론 72

참고문헌 74

ABSTRACT 80

그림목차 9

그림 1. 자화곡선 그래프 16

그림 2. 이방성 자기장 계산법 17

그림 3. 결정 크기와 보자력의 관계 22

그림 4. 사카린의 분자구조 23

그림 5. 사카린 유무에 따른 전해 도금 진행 모식도 24

그림 6. FeCo nanoparticles의 이원상태도 26

그림 7. Constant 전해 도금과 Pulse 전해 도금 비교 30

그림 8. Cyclic voltammetry 방식의 전압－시간과 전류－전압 그래프 31

그림 9. 도금 진행 과정 모식도 36

그림 10. Photoresist를 이용하여 제작된 도금 기판(4 mm x 4 mm size)... 37

그림 11. VSM 실제 측정 사진 38

그림 12. Out of plane과 in plane 방향 38

그림 13. 인가전압에 따른 Fe/Co 조성 그래프 41

그림 14. 면적에 따른 인가전압 변화 그래프 42

그림 15. 형성된 패턴대로 도금이 진행된 실제 시료의 OM 이미지 43

그림 16. 가로길이에 따른 자화 곡선 44

그림 17. 가로길이에 따른 이방성자기장 45

그림 18. 종횡비에 따른 FMR 주파수 변화 46

그림 19. FeCo 도금액에서의 4 mm x 4 mm 기판의 cyclic... 50

그림 20. 펄스 도금 시 (a) 40－60 s, (b) 275－295 s의 전류－시간... 51

그림 21. 사카린 양에 따른 인가 전압 그래프 52

그림 22. 사카린 양에 따른 SEM 이미지 사카린 함유량 53

그림 23. 사카린 양에 따른 XRD graph 54

그림 24. FeCo XRD peak 정보 54

그림 25. 사카린 양에 따른 XRD peak intensity 비교 55

그림 26. 사카린 양에 따른 결정 크기 그래프 56

그림 27. 사카린 양에 따른 자화곡선 57

그림 28. 결정 크기에 따른 포화자화값 비교 58

그림 29. 결정 크기에 따른 보자력 변화 59

그림 31. 결정 크기에 따른 이방성 자기장 비교 61

그림 32. 결정 크기에 따른 FMR 주파수 변화 62

그림 33. 열처리 온도에 따른 XRD 그래프 65

그림 34. 열처리에 따른 결정 크기 변화 그래프 66

그림 35. 열처리 온도에 따른 자화곡선 67

그림 36. 열처리 온도에 따른 포화자화값 비교 68

그림 37. 열처리 온도에 따른 보자력 비교 69

그림 38. 열처리 온도에 따른 Hₖ 변화 70

그림 39. 열처리 온도에 따른 FMR 주파수 변화 71

초록보기

 최근 IoT, 자동 주행 기기, 친환경전기 자동차 개발 등으로 인해 인덕터의 수요가 증가하고 있으며, 이로 인해 효율적이고 소형화된 인덕터 제작기술이 중요시되고 있다. 인덕터의 소형화를 위해서는 인덕터의 중심인 코어 부위의 소형화가 필요하다. 필름형 인덕터의 성능을 향상하기 위해서는 강자성 공명(Ferromagnetic resonance, FMR) 주파수가 높은 자성 재료가 요구된다. 높은 FMR 주파수를 갖는 자성 재료는 높은 포화자화값과 조절이 용이한 이방성자기장 특성을 가져야 한다. 인덕터 코어의 소형화에 따라 사용되는 자성 재료의 양도 적어지게 된다. 따라서 한정적인 양의 자성 재료의 자성 특성 개선을 위해서는 첨가제를 이용하거나 전해 도금 진행 후 열처리와 같은 후처리를 통해 개선이 필요하다. 본 연구에서는 Au가 증착된 실리콘 기판에 포화자화값이 높고 보자력이 낮은 강자성 물체인 Fe-Co를 전해 도금한 뒤 첨가제, 종횡비 조절 및 열처리에 따른 포화 자화(Ms), 보자력(B), 이방성 자기장(Hk)을 측정하여 인덕터 코어 제작의 효율을 향상시키고자 한다.

본 실험에서는 결정 크기에 따른 자성 특성 비교를 위해 첨가제인 saccharin을 사용하였다. Saccharin의 양에 따른 전해 도금 결과물의 결정 크기 및 자성 특성을 XRD와 VSM(Vibrating Sample Magneto meter)을 이용하여 비교하였다. 종횡비에 따른 자성 특성 비교를 위해 액상 photo resist를 Au/Si 기판에 스핀 코팅 후 노광 및 develop 과정을 진행하여 가로길이를 다르게 한 패턴 모양별로 FeCo 필름 도금을 진행하였고 그에 따른 자성 특성을 VSM을 이용하여 비교하였다. 열처리는 도금된 시료를 Ar/H₂ 분위기의 오븐에서 100℃, 200℃에서 진행하였고 XRD와 VSM을 통해 결정 특성 및 자성 특성을 비교하였다.

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