친환경적인 전기자동차, 전기 추진 선박, 하이브리드 자동차, 전철 등의 구성 요소 중 기존 파워 디바이스에서 사용 중인 실리 콘(Si)을 실리콘 카바이드(SiC, silicon carbide)로 대체하려는 연구가 진행 중이다. 고품질의 SiC 결정 성장을 시키기 위해 다양한 방법 중 상 부 종자 용액 성장(top seeded solution growth, TSSG)법이 큰 주목을 받고 있다. 그러나 SiC 결정 성장 시, 느린 성장 속도뿐만 아니라 많은 결함을 갖는 문제를 갖고 있다. 그래서 본 연구에서는 SiC 단결정을 성장 시키는 TSSG법의 개선을 위한 기초 연구를 진행하였다. 기존에 많이 사용되는 Si, Si0.6Cr0.4 용융 물질와 탄소 도가니와 관계를 가열 온도에 따른 접촉각과 자연 냉각 후 시료의 단면의 차이점을 통해 비 교 분석하였다. 젖음성 분석 시험 장비를 이용하여 탄소 도가니로 쓰이는 카본판 위에 Si과 Si0.6Cr0.4를 놓고 가열 및 용융 시키며 접촉각의 변화를 측정하였고, 가열 종료 후 자연 냉각된 시료의 단면을 관찰하였다. 결과적으로 1800 ℃에서 Si, Si0.6Cr0.4와 탄소판 간의 접촉각이 10°정도 차이를 나타냈다. 단면 관찰에서는 Si의 경우, 탄소판 안으로 스며든 후 굳은 모습을 확인할 수 있었다. 반면, Si0.6Cr0.4의 경우는 탄 소판 안으로 스며든 범위가 훨씬 더 적게 나타냈다. 본 연구의 결과는 TSSG법을 활용한 SiC 단결정 성장을 위한 연구의 기초 자료로 활용 될 것으로 기대된다.

Research is underway to replace silicon (Si) with silicon carbide (SiC) in power devices, which are critical components of eco-friendly electric vehicles, electric propulsion ships, hybrid vehicles, and trains. Among various methods for achieving high-quality SiC crystal growth, the top-seeded solution growth (TSSG) method has received significant attention. However, this method is hindered by challenges such as slow growth rates and the formation of numerous defects in SiC crystals, which can adversely affect the efficiency and reliability of the final product. To address these issues, this study undertook foundational research to improve the TSSG method for SiC single crystal growth. The interactions between commonly used molten materials, Si and Si0.6Cr0.4, and the carbon crucible were analyzed by examining contact angle variations at different heating temperatures and assessing cross-sectional structures of samples after natural cooling. Using wettability analysis equipment, Si and Si0.6Cr0.4 were placed on a carbon substrate serving as a crucible, and contact angle changes were recorded during heating and melting. Results indicated that at 1800°C, the contact angles of Si and Si0.6Cr0.4 with the carbon substrate differed by approximately 10°. Cross-sectional observations revealed that Si permeated the carbon substrate and solidified, while Si0.6Cr0.4 exhibited significantly reduced penetration, suggesting notable differences in wettability and interaction with the substrate material. These findings are expected to provide foundational data for further research on SiC single crystal growth via the TSSG method.

요 약
Abstract
1. 서 론
2. 실험 방법
3. 실험 결과 및 고찰
4. 결 론
References

• 현광룡(국립목포해양대학교 해군사관학부 교수) | Koangyong Hyun (Professor, Division of Naval Officer Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea) Corresponding author
• 오성원(국립목포해양대학교 해군사관학부 교수) | Seongwon Oh (Professor, Division of Naval Officer Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea)
• 박태용(국립목포해양대학교 해군사관학부 교수) | Tae-Yong Park (Professor, Division of Naval Officer Science, Mokpo National Maritime University, Mokpo 58628, Korea)