기초과학 및 첨단연구장비 개발업체 ㈜힉스랩(HIGGSLAB) 생산연구소는 실시간 플럼 이온 커런트 측정모듈(real-time plum current measurement module)이 탑재된 PLD시스템(Pulse Laser Deposition system, 펄스레이저를 이용한 분자살 켜쌓기 시스템)을 개발했다고 27일 밝혔다.

힉스랩이 개발한 PLD는 단결정 박막을 통한 복합체의 고유특성 연구 및 다양한 조성으로 이뤄진 산화물 또는 유무기 복합체 연구에 사용되는 기초과학 연구장비다. 플럼의 이온전류측정과 RHEED(Reflection High Energy Electron Diffraction, 반사고속 전자선 회절) 패턴 모니터링을 실시간으로 동시 진행해 분자층 단위의 초박막 진공증착을 돕는 첨단장비다.

PLD를 이용한 연구에서 고출력 펄스레이저가 PLD타겟에 조사될 때 이온화 된 물질에 의해서 플라즈마가 발생하는데, 실시간 플럼 이온 커런트 측정 모듈을 이용하면 물질별, 영역별 이온(플라즈마)의 전류량을 측정함으로써 물질의 증착 특성 관찰이 가능하다.

이 데이터가 축적됨에 따라 시편에 증착이 완료되기 전 단계에서 미리 결과를 유추할 수 있으며, 프로세스 제어 시 파워의 문제인지 또는 프로세스 가스 분압의 문제인지 등 다양한 변수의 경향과 증착 시 좌우불균형의 위치적 문제도 파악할 수 있다.

또한 제어 면에서 기존 PLD 프로세스와는 독립적으로 제어가 가능하도록 모듈화로 설계돼 있어 보유중인 PLD가 있다면 실시간 플럼 이온 커런트 측정 모듈만 추가적으로 장착해서 사용이 가능하다. MCP(Microchannel Plate)를 장착할 경우에는 미약한 커런트도 증폭 측정해 현재 높은 에너지군의 특성뿐만 아니라 낮은 에너지군의 특성 분석도 가능하다.

㈜힉스랩 관계자는 "본 시스템은 높은 운동에너지를 갖는 엑시머 레이저를 이용해 고순도의 균일한 화학적 조성을 갖는 박막을 제작하는데 매우 효과적이며, 복잡한 조성의 화합물 박막과 높은 구조적 안정성의 결정박막(epitaxial thin film)을 제조하는데 탁월하다"며 "다층박막과 인공초격자의 제작에 매우 적합한 장점을 두루 가지고 있어 배터리, 연료전지, 태양광 응용분야에 필요한 새로운 전극제조와 동시에 기초반응 및 이온이동메카니즘 규명이 가능하다"고 설명했다.

한편 힉스랩(HIGGSLAB) 생산연구소는 이전에도 자체 제작한 RHEED 패턴모니터링시스템 상의 오실레이션과 레이저의 펄스 동기화 및 타겟 선별을 동시에 프로그램화해 자동으로 100층 이상의 슈퍼멀티레이어(Super Multi Layer)를 성장시킬 수 있는 슈퍼멀티레이어 PLD를 개발했고, 고가의 레이저다이오드히터를 대체할 수 있도록 할로겐램프히터를 기반으로 최대 1000도까지 가열이 가능한 초고온기판히터도 연구 개발했다.

[팸타임스=이경영 기자]