Fe기 비정질합금에서 과냉각액체영역의 유무에 따른 열적 안정성을 비교평가하기 위하여 결정화온도 이하에서 유리천이가 나타나지 않는 Fe80P6C12B12합금과 52K의 과냉각 액체영역을 갖는 Fe73P11C6B4AI4Ge2 glassy 합금을 열분석하였다. 등온결정화에 의한 열분석의 결과 JMA plot의 n값은 Fe80P6C12B12합금이 1.8-2.2이고 과냉각 액체영역을 갖는 Fe73P11C6B4AI4Ge2 합금이 2.5-4.0으로서 후자의 경우가 열적으로 안정하였다. 결정화의 양상은 Fe80P6C12B12 합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 확산율속에 의해 결정입자가 성장하는 반면 Fe73P11C6B4AI4Ge2 glassy합금의 경우 핵생성속도가 일정할 때 계면입자가 성장한다. Fe73P11C6B4AI4Ge2 합금 및 Fe80P6C12B12 합금의 결정화에 필요한 활성화에너지, 핵생성 및 성장에 필요한 활성화에너지는 각각 371, 353kJ/mol, 그리고 324, 301KJ/mol 및 301, 273KJ/mol로서 과냉각 액체영역을 갖는 합금이 열적으로 안정하다고 판단된다.

비정질 실리콘 박막 위에 구리용액을 스콘코팅하여 구리이온을 흡착시킨 후 이를 표면 핵생성 site로 이용하는 새로운 저온 결정화 방법에 관하여 연구하였다. 구리 흡착으로 LPCVD비정질 실리콘 박막의 결정화온도를 500˚C까지 낮출 수 있었고 결정화시간도 크게 단축되었다. 530-600˚C에서 어닐링시 구리가 흡착된 비정질 실리콘 막은 나뭇가지 형태의 fractal을 이루며 결정화되었다. 이때 fractal크기는 구리용액의 농도에 따라 30-300μm로 성장하였다. Fractal의 내부는 새 털 모양의 타원형 결정립으로 구성되어 있으며 TEM 에 의한 최종 결정립의 크기는 0.3-0.4μm로 intrinsic 비정질 실리콘 박막을 600˚C에서 어닐링하였을 때화 크기가 비슷하였다. 구리용액의 농도 증가에 따라 핵생성 활성화 에너지와 결정성장 활성화 에너지가 감소하였다. 결과적으로 구리 흡착이 표면에서 우선 핵생성 site를 증가시키고 핵생성 및 fractal 성장에 필요한 활성화 에너지를 모두 낮추어 저온에서도 결정화가 촉진되었음을 알 수 있었다.

Ni 및 AI단원소 분말을 혼합하여 attrition mill을 사용하여 분위기 속에서 기계적 합금화 NiAI 기 산화물 분산강화 금속간화합물을 제조하였다. 제조된 분말은 여러 가지 다른 미세조직을 얻기 위하여 각기 다른 공정으로 열간성형을 하였으며, 연이어 이차 재결정 조직을 얻기 위한 가공열처리(thermomechanical treatment)를 실시하였다. 이차 재결정이 일어날 수 있는 선수조건으로서의초기 미세조직과 가공열처리와의 상관관계를 조사하였다. 정상 결정립 성장의억제와 접합조직의 존재가 이차 재결정을 일으키기 위한 필요조건으로 판명되었다. 이 재료에 있어서, 잔류 변형에너지를 공급할 수 있고 결정립을 미세화 할 수 있는 특정 공정하에서 항온 열처리 후 이차 재결정이 생성됨을 알 수 있었다.

본 연구는 RF 마그네트론 스퍼터링법으로 제작한 1μm 두께의 Fe79Tb21 및 Fe62Co15Tb23 아몰퍼스합금 박막을 결정화함으로써 석출되는 결정상의 구조와 아몰퍼스합금의 구조와의 대응관계에 관한 기초정보를 도출하기 위하여 자화측정, DSC열분석 및 X선 회절측정 등을 행하였다. 소둔온도가 400˚C이상 증가하면 Fe79Tb21 및 Fe62Co15Tb23 아몰퍼스합금 박막의 용이자화방향이 시료면의 수직방향에서 면내방향으로 이행하였으며 열분석 측정결과, Fe79Tb21 박막의 결정화온도는 500-600˚C범위인 반면 Fe62Co15Tb23박막의 경우는 650˚C로 평가되었다. 또한, 이들 박막에 대한 열처리후의 X선 회절프로화일로부터 양시료 공히 Fe23Tb6 금속간 화합물 이외의 어떠한 금속간화합물도 석출되지 않음을 알 수 있었다.

비정질 실리콘의 표면에 Ni과 Pd를 형성하여 측면으로의 결정화 속도를 향상시켰다. Ni에 의해 비정질 실리콘이 측면으로 결정화될 때 그 성장 속도는 500˚C에서 3wμm/hour였으며 이때의 활성화 에너지는 2.87eV로 나타났다. Pd의 경우는 Pd2Si의 형성에 의해 압축 응력이 유발되어 Pdrks의 간격이 좁을수록 측면으로의 결정화 속도가 증가하였다. Ni과 Pd을 각각 다른 부분에 증착시키고 결정화시키면 Ni에 의해 측면으로 결정화되는 속도가 Ni만으로 결정화시킬 때 보다 약 2배 이상의 측면결정화 속도를 보였다.

반응성 스퍼터링법을 이용하며 산화티타늄 박막을 10%~60%의 산소분압하에서 증착하고 열처리 온도와 시간에 따른 박막의 결정화 특성을 고찰하였다. 증착직후에 형성된 비정질 상은 열처리시 산소분압이 15% 이상인 경우에서는 900˚C에서는 rutile로，500˚C에서는 anatase상으로 각각 결정화되었으나 산소 결핑성 비정량도가 심한 10%의 경우에는 온도와 무관하게 장시간의 열처리에서는 rutile 상으로 결정화되었다. 이 경우에 결정화 초기에 형성되는 상은 박막의 산화진행속도가 느린 500˚C이하의 온도에서는 Magneli상 (Ti6O2n-1)이，50˚Csim600˚C 에서는 비정량적인 anatase상이 형성 되었다. 따라서 초기에 형성된 상이 비정량적일 경우 산화의 진행에 따라서 최종적으로 가장 안정한 상인 rutile상으로 변화하며 초기에 정량적인 상이 형성되면 열처리시 상변화 없이 성장이 계속될 수 있음을 알 수 있다.

비정질 실리콘박막의 고상결정화 특성에 대한 비정질 박막의 증착방법, 수소화 정도, 표면결정 활성화 에너지 변화 및 열처리 환경 영향을 X선 회절, EDAX, Raman 분광 분석으로 조사하였다. 저온(580˚C)열처리 corning 시료에서 기판 barium(Ba), aluminum(AI) 성분의 막내 확산 임계열처리시간 및 확산에 기인 한 불안정 결정화 특성을 관찰하였다. 화학기상증착 석영 수소화 시료에서 hard damage 기계적 활성화 효과로 얻어진 조대결정립 결정화 특성을 X선 회절의 (111) 배향 상대강도 변화로 관찰 할 수 있었으며, 이는 활성화 효과에 의한 고상 결정화 시 핵생성과 성장속도변화로 다결정 실리콘의 전기적물성 향상 가능성을 보여주었다. Soft damage, bare 활성화 처리 수소화막의 결정화는 비정질 상의 혼재, 박막 응력등의 저품위 입계특성 및 미세결정립 성장 특성으로 관찰되었으나, 활성화 전처리에 의한 저온 및 고온(875˚C)단시간(30분) 결정화는 확인 되었다. 스퍼터링 비수소화 막의 결정화는 상변태 상태의 Raman 결정피크로 분석 되었으며, 결정화 거동에 선행막의 스퍼터링 및 비수소화 영향은 활성화효과에 관계없이 불완전 저품위 결정특성으로 확인되었다. AFM 표면형상은 3차원 island 성막특성을 보여주었고 표면거칠기정도는 높은 것으로 관찰되었다.

본 연구는 이온교환에 의한 Li2O-AI2O3 계 결정화유리의 강화에 관한 연구이다. 모유리의 이온교환 전후의 강도를 비교하였으며, 결정화유리의 결정화전후에 이온교환에 따르는 강도를 상호 비교하였다. 그 결과 모유리의 Na+이온교환에 따른 최대 강도값은 450˚C-3hr의 열처리 조건하에서 최고 6배(60Kg/mm2)의 강도값을 나타내었으며, 결정화후 이온교환에 따른 강도증가는 450˚C-1hr의 열처리 조건하에서 최고 10배의 강도증대효과를 보였다. 한편 과도한 이온교환 열처리조건하에서는 응력이완현상을 나타냄을 알 수 있었다.

세가지 다른 방법을 이용하여 형성시킨 비정질 실리콘(SiH4 a-Si, Si2H6 a-Si, Si+ implanted SiH4 a-Si)들에 대한 저온 결정화 기구의 차이를 고전적 이론인 Avrami 식(X=1-exptn, X=결정화 분율, t=열처리 시간, n=지수)을 이용하여 검토하였다. Silane으로 형성된 비정질 실리콘의 결정화 과정에서는 Avrami 식에서의 n의 값이 2.0을 나타내고 있어, 결정성장이 이차원적으로 이루어지면서 핵생성률이 시간에 따라 감소하고 있음을 알 수가 있었다. Si+ 이온 주입에 의하여 형성된 비정질 실리콘의 결정화에서는 3.0의 지수 값이 얻어지고 있어, 정상상태의 핵생성과 함께 2차원적인 결정 성장이 이루어지고 있었다. Disilane으로 형성된 비정질 실리콘에 대한 결정화에서는 2.8의 지수값이 얻어져, 정상상태의 핵 생성이 우세하게 일어나는 2차원적인 결정성장이 일어나고 있음을 알 수 있었다. 또한 TEM을 이용하여 시간에 따라 변하는 핵생성률을 조사하여, Avrami 식의 적용이 타당성 있음을 증명하였다. 마지막으로, 최종 입자의 크기가 열처리 온도에 크게 영향을 받고 있지 않음을 확인하였다.

비정질 Si1-xGex(X=0, 0.14, 0.34, 0.53)합금박막의 결정화거동을 X-ray diffractometry(XRD)와 투과전자현미경(transmission electron microscopy, TEM)을 이용하여 조사하였다. 비정질 박막은 열산화막(thermal oxide, SiO2)이 입혀진 Si기판위에 MBE(Molecular Beam Epitaxy)를 이용하여 300˚C에서 증착하였으며 각 Ge조성에 해당하는 기편들을 500˚C ~ 625˚C에서 열처리한 다음 XRD를 이용하여 결정화분율과 결정화후 박막의 우선순방위(texture)경향ㅇ르 조사하였다. 또한 TEM을 사용하여 열처리한 박막의 미세구조를 분석하였다. XRD분석결과 박막내의 Ge함량의 증가는 결정화에 대한 열처리시간을 크게 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 또한 결정화후 강한(111) 우선방위를 나타내는 Si박막과는 달리 Si1-xGex합금은 (311)우선방위를 가지는 것을 알았으며 이는 비정질 Si박막과 Si1-xGex박막의 결정화기구에 현저한 차이가 있음을 암시한다. TEM관찰에서, 순수한 Si박막은 결정화후 결정립이 타원형이나 수지상(dendrite)형태를 취하고 있었으며 결정립내부에 미페쌍정이나 적층결함들의 많은 결정결함들이 존재하고, 결정립의 성장이 이들 결함을 따라 우선적으로 성장함을 알 수 있었다. 반면에 Si0.47Ge0.53의 경우에서는 결정립모양이 원형에 가까운 동축정(dquiaxed)형상을 하며 결정립내부의 결함밀도도 매우 낮았다. 특히 Si에서 보았던 결정립성장의 방향성은 관찰되지 않았다. 이상의 결과에서 비정질 Si1-xGex(합금박막의 결정화는 Ge이 포함되지 않은 순수한 Si의 twin assisted growth mode에서 Ge 함량의 증가에 따라 ?향성이 없는 random growth mode로 전개되어간다고 결론지을수 있다.

공침법으로 제조된 비정질 PbTiO3전구체의 결정화거동과 구조적 변화를 XRD, 라만스펙트럼, TEM, RDF등으로 조사하였다. 전구체는 이온안정제로 H2O2혹은 NH4NO3를 사용하여 제조된 질산납과 사염화티탄의 혼합수용액으로부터 45˚C, pH 9에서 제조되었다. 이온안정제로 H2O2를 사용한 경우보다 NH4NO3를 사용하여 제조된 공침물이 더 낮은 온도에서 결정화가 시작되며 결정화의 활성화에너지도 더 작은 값을 가진다. 비정질의 공침물은 transient phase를 거쳐 결정 PbTiO3로 변태된다. 비정질 상태의 평균 원자거리는 열처리온도의 증가에 따라 감소한다.

Li2O-Al2O3-SiO3계 결정화유리의 저온합성을 위하여 출방원료로서 각 해당 금속 알콕시드를 사용하였다. 알코올을 용매로 충분히 첨가하고, drying control chemical additive로 dimethy1 formamide를 적당량 첨가한 혼합용용액을 과잉의 물로 충분히 가수분해시킨 습윤겔을 저온으로 건고하여 균열이 없는 건조된 monolith겔을 합성하였다. 건조겔로부터 750-950˚C로 10시간 이상 소결하여 저열팽창성을 나타내는 β-eucrypytite(β-quartz 고용체), Li2O· Al2O3· 3SiO2및 β-spodumene등의결정상을 석출시켰다.

PET(polyethylene terephthalate)는 섬유 및 다방면의 응용분야에 사용되는 상업용 고분자로 알려져 있다. 본 논문에서는 PET를 개질하기 위해 pentanediol의 이성질체인 1,5-pentanediol(1, 5-PD)과 neopentyl glycol(NPG)를 제3 monomer로 도입시켰다. NPG를 도입시킨 경우에는 결정화 속도가 감소하고, 1,5-PD로 개질된 PET는 1,5-PD가 약 10mo1% 첨가될 때가지 결정화 속도가 서서히 증가하였다. 이러한 결과는 NPG의 branch된 methyl기가 고분자 사슬에 표면으로 확산되면서 결정화하는 것을 방해하기 때문이다.

PbO 77-80wt%, ZnO 4.5-6wt%, B2O3 7.5-8.5wt%, TiO2 3-7wt%, P2O5 0.5-2wt%의 조성을 갖는 IC Package봉착용 저융점(400-460˚C) 결정화유리 frit를 제조하였다. DTA-TMA, X-선 회절분석, SEM 등을 이용하여 봉착용 유리의 결정화 특성을 연구하였다. TiO2 함량이 3wt% 함유시료는 420-440˚C에서 2PbO·ZnO·B2O3의 결정이 균일성장하였다. TiO2 함량이 4wt% 첨가된 시료는 420-440˚C에서 2PbO·ZnO·B2O3와 PbTiO3 결정이 섞여서 혼합결정을 이루고 있었다. 또한 TiO2 5wt% 첨가된 시료는 440-460˚C에서 perovskite PbTiO3 결정만 석출되었다.

시차주사 열분석기를 이용하여 poly(ethylene oxide)(PEO)/poty(styrene-co-acrylic acid) (SAA) blonds에 대한 등온 결정화 속도를 blend의 조성, 사용한 SAA의 공중합조성 및 결정화 온도에 따라 조사하였다. 실험결과는 Avrami 방정식을 이용하여 분석하였다. Avrami지수는 결정화 온도에 관계없이 거의 모든 blend 시료에서 2의 값을 나타내었다. 결정화 속도는 blend시료의 SAA 함량 및 사용한 SAA 공중합체의 아크릴산함량이 증가함에 따라 급격히 느려졌다.

Fe78B13Si9 비정질 합금의 결정화 거동과 취성 현상을 시차열량기 시험, x-선회절시험 및 투과 전자현미경 관찰을 통해서 조사 연구하였다. 결정화는 두단계의 발열반응으로 진행되었으며, 첫번째 단계에서는 비정질로부터 B.C.C. 구조인 α-(Fe, Si)의 수지상이 생성되었고, 두번째 단계에서는 남아있던 비정질로부터 B.C.T 구조인 Fe2B가 형성되었다. 에닐링 온도에 따른 시편의 파단과 변형율은 비정질 상태인 약 340˚C부터 급긱히 감소하였다.

다양한 온도에서 스트루바이트(struvite, MgNH4PO4·6H2O)들이 합성 및 건조되었다. 스트루바이트의 결정화와 그 구조적 특성은 합성 온도와 건조 온도 모두에게 큰 영향을 받았다. 스트루바이트는 합성 온도 ≤30℃에서 순조롭게 형성되었으며, 결정도는 합성 온도와 역의 관계를 보였다. 또한, 스트루바이트 결정도는 건조 온도가 45℃에서 60℃로 증가함에 따라 감소되었으며, 이는 열분해로 인해 발생한 구조적 물 분자와 암 모늄 이온의 손실로 촉진되었다. 그러나 낮은 합성 온도에서 합성된 스트루바이트 일수록 높은 결정도를 가 지며, 열분해에 의한 비정질화가 억제되었다. 본 결과는 저온의 열역학적으로 안정한 조건에서 형성된 스트루 바이트는 높은 결정성을 보이며, 이에 따른 구조 안정성과 열저항성을 갖음을 입증한다.