반응성 스팟터법에 의하여 형성된 TiN막 표면상에 CVD 텅스텐막을 증착할 때 여러가지 전처리 실시에 따른 텅스덴의 핵 생성 양상의 변화를 비교 조사하였다. 먼저 Ar rf 스팟터에칭 전처리는 에칭 두께가 200A 이상일 때에는 잠복기와 증착속도를 증가시킨다. Ar 이온주입 전처리는 잠복기를 증가시켜 텅스텐의 핵 생성에는 불리한 효과를 나타내는 반면, 증착속도는 증가시킨다. 또한 SiH4flushing 전처리는 TiN막 표면에서의 Si의 흡착을 용이하게 함으로써 잠복기를 약간 감소시키는 효과를 나타낸다.

ZMR공정에서 발생하기 쉬운 폴리실리콘의 엉김현상(agglomeration), 슬림, 그리고 실리콘기판이 국부적으로 녹는 현상 등을 방지하기 위한 방법과 재결정화된 박막의 질을 향상시키기 위하여 폴리실리콘과 보호 산화막(capping oxide)두계를 변화시킨 실험 결과를 서술한다. 폴리실리콘의 엉김현상은 폴리실리콘과 보호 산화막 그리고 폴리실리콘과 매몰 산화막(buried oxide)의 계면에서의 wetting각과 관계되는데, 엉김현상을 방지하기 위해서는 암모니아 가스 분위기에서 1100˚C, 3시간 동안 열처리하여 폴리실리콘과 보호 산화막 그리고 폴리실리콘과 매몰 산화막의 계면에 질소를 주입시키면 된다. 실리콘 기판의 뒷면이 국부적으로 녹아 SOI구조가 파괴되는 현상과 슬립은 실리콘 기판의 뒷면을 모래타격(sandblast)하여 약 20μm의 거칠기를 가지도록 했을때 방지할 수 있었다. 재결정화된 폴리실리콘의 두께가 두꺼워짐에 따라 재결정화된 박막에서 subboundary의 간격은 넓어지고, 재결정화된 실리콘 두께의 균일성은 보호 산화막이 두꺼울수록 향상된다. 폴리실리콘의 두께를 1μm로 하였을때 subboundary의 간격은 약 70-120μm정도였고 폴리실리콘의 두께가 1μm이고 보호산화막의 두께가 2.5μm일때, 재결정화 후 실리콘의 두게 균일도는 약 ±200Å정도였다.

형성방법이 다른 세종류의 TiN기판상에 CVD텅스텐막을 도포할 때의 W의 핵생성 양상을 비교조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 반응성 스팟터법에 의하여 형성한 TiN과 NH3분위기에서 RTP처리한 SiH4환원에 의하여 CVD-W막을 증착할 때, 증착속도(deposition rate)는 sputtered TiN>RTP TiN>annealed TiN의 순서로 감소하며, W 핵생성에 대한 잠복기는 sputtered TiN≤RTP TiN<annealed TiN의 순서로 증가하는 경향을 나타낸다. Annealed TiN의 경우에는 열처리공정중 질소분위기내에 불순물로 존재하던 산소가 TiN막내로 들어가 TiN막의 조성이 TiOxNY로 바뀌기 때운에 그 위에서 W의 핵성성이 어려워지고, 증착속도도 낮아진 것이다. RTP-TiN의 미세한 결정립구조는 W의 핵성성과 성장에 유리한 효과를 미치지만, 그것의 높은 압축응력이 W의 핵생성과 성장에 미치는 불리한 효과가 더 크기 때문에, RTP-TiN 기판상에 W를 증착할 경우가 sputtered TiN 기판상에 W를 증착할 경우보다 증착속도가 더 낮고, 잠복기도 더 긴 것으로 사료된다.

WF6와 SiH4의 화학반옹으로부터 산화규소막 위에 텅스텐 핵이 형성되는 현상을 실험을 통해 관찰하였다. 핵이 생성되는 속도는 반응온도가 높고 운반기체의 유량이 적으며 반응기내의 압력이 높을수록 큰 것으로 나타났다. 또한 반응기체가 흘러가는 방향에서 아랫쪽으로 위치하는 표면에 핵이 생성되는 속도가 큰 것으로 나타났다. 산화막위에 생성된 텅스텐 핵의 형상과 파단면을 주사현미경으로 관찰하였으며 산화막위에 형성된 텅스텐 박막의 화학적 조성을 밝혀내었다.

병원에서 방사선을 차폐하는데 있어 납은 매우 유용하게 사용되고 있다. 하지만 납은 독성을 가지고 있고 대체물질에 대한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 대표적으로 텅스텐을 대체물질로 한 연구가 많이 이루어지고 있다. 이에 본 연구에서 납과 텅스텐의 물리적 특성 및 반가층 실험을 진행한 결과 원자번호가 높은 납 원소의 반응단면적이 텅스텐에 비해 높게 나타났으나, 텅스텐의 밀도가 높아 동일한 크기일 경우 텅스텐의 전자밀도가 납에 비해 약 1.7배 높은 것으로 나타났다. MCNPX를 이용한 모의 모사에서도 에너지 따라 다소 차이가 있지만 텅스텐이 납에 비해 약 1.4배 차폐효과가 높은 것으로 나타났으며, 텅스텐이 납에 비해 우수한 차폐효율을 갖고 있는 것으로 확인 되었다. 하지만 경제적 측면을 고려할 때 텅스텐은 희소금속으로 납에 비해 가격이 약 25배 높아 납에 대한 대체물질로는 부적당한 것으로 사료되었다.

양성자가속기연구센터(KOMAC)의 100-MeV 양성자 선형가속기에서 생성된 고에너지 양성자를 사용하여 천연 텅스텐과 핵반응을 일으켰다. 핵반응을 통해 생성된 다양한 핵종으로 부터의 감마선은 HPGe 검출기 감마선 분광시스템을 사용하여 측정하였다. 감마선 표준선원은 에너지 교정 및 검출기의 효율 측정에 사용되었다. 측정된 스펙트럼에서 관찰된 감마선을 분석한 결과 방사성 핵종은 167Re, 178Re, 179Re, 180Re, 181Re, 182Re, 184Re, 172Ta, 174Ta, 178Ta, 182Ta, 184Ta, 175W, 176W, 177W 및 179W 으로 총 16 종류의 핵종이 생성되었다. 이 연구의 결과는 미래의 핵융합, 천체 물리학 및 핵의학 응용 분야에 적용될 것으로 생각된다.

본 연구에서는 몽골에서 채취한 텅스텐으로부터 고품위 텅스텐 정광을 생산 할 수 있는 선별공정 개발연구를 수행하였다. 선별비용절감과 선별효율 향상을 위해 먼저 조립 산물에서 지그선별에 의해 정광산물을 회수한 다음, 단체분리도의 향상을 위해 재분쇄 하였다. 이것을 가지고 shaking table을 적용하여 비중이 낮은 맥석광물들을 제거하였다. 이때 회수된 중광물에는 텅스텐과 비중은 비슷하나, 비자성인 주석이 함께 수반되어 있어 이들의 제거를 위하여 건식 자력선별법을 적용하여 최종 텅스텐 정광을 회수하는 공정을 개발하였다. 본 연구에서 개발된 선별공정을 적용한 실험결과, 최적실험 조건에서 WO3의 품위와 회수율이 각각 67.63%와 86.07%인 최종 정광을 얻었다.

1895년에 발견된 X-ray는 현재 의료 분야 뿐 아니라 광범위한 분야에 이용되고 있다. 방사선의 발견 이 후 사람들은 방사선피폭의 위험성을 인식하게 되었고 방사선 피폭을 낮추기 위한 노력의 일환으로 방사선 방어에 관한 원칙을 권고하였다. 이 권고안에서는 모든 불필요한 피폭은 방지되어야 하고, 모든 선량은 적용 가능한 한 낮게 유지해야 한다는두 가지의 방사선 방어 기본 개념을 포함하고 있다. 현재 임상의 일반검사실에서는 차폐를 위하여 납(Pb)을 사용하고있지만 인체에 치명적인 납 중독의 문제점을 가지고 있어 대체 물질이 제시되었고 그 중에 텅스텐이란 물질이 제시되었다. 이에 본 연구에서는 인체에 유해하지 않는 텅스텐의 연속 X선 에너지 영역에서 두께에 따른 흡수 스펙트럼을 몬테카를로 시뮬레이션을 통하여 모의 추정하였고, 납의 흡수 스펙트럼과 비교하고자 하였다. 모의 추정을 한 결과 납 보다텅스텐이 전체적인 영역에서 흡수 확률이 더 높은 것으로 확인하였으며, 특히 70 keV ～ 90 keV에서는 텅스텐이 납보다 탁월하게 높은 흡수효율을 보여 텅스텐이 고에너지 진단 영역의 X-ray 에너지 차폐에 더 유용할 것으로 사료된다.