단결정의 가공공정을 단축시키고 단결정 낭비를 방지할 수있도록 하는
형상단결정 제조기술이 개발됐다.

23일 한양대 오근호 교수팀(무기재료공학과)은 남성세라믹과 지난 3년간의
공동연구 끝에 분말형태의 사파이어를 웨이퍼 판상 튜브형등 다양한 모양의
사파이어단결정으로 직접 성장시키는 장치를 개발,시험운전까지 끝냈다고
밝혔다.

오교수팀은 이번에 개발된 장치가 사파이어단결정뿐 아니라 실리콘단결정,
LN(리튬탄타레이트)단결정,LT(리튬나이오베이트)단결정 등 대부분의 단결정
을 형상제조하는데 사용할 수있다고 말했다.

지금까지는 단결정을 사용하기 위해 불(BOUL:속이 차있는 원통모양의
단결정)을 만든다음 이를 원하는 용도에 맞는 모양으로 가공해야 했다.

오교수팀은 이과정에서 고가의 단결정을 버리는 손실이 발생할뿐만아니라
사파이어단결정처럼 고경도단결정의 경우 절단등의 가공작업이 힘들어
비용이 많이들고 가공시간이 지연돼 업체의 어려움이 컸다고 말했다.

오교수팀은 분말형태의 사파이어를 섭씨 2천1백도의 고온으로 녹인
용융물을 용기에 담근뒤 원하는 형상의 틀을 여기에 넣어 형상단결정을
성장시켰다고 말했다.

용기에있는 용융물은 모세관현상에따라 틀에있는 미세한 틈새(간격이
단결정의 두께에 해당)를 통해 위로 올라간다. 이 용융물이 틀을 벗어나는
순간 사파이어의 용융점인 섭씨2천40도보다 2~3도 온도가 낮아져 응고되기
시작한다. 이 응고된 부분을 집어 일정속도를 유지하면서 서서히
끌어올리면 용융물이 원하는 모양을 갖는 단결정으로 성장된다는것이다.

이번에 제조한 사파이어 형상단결정의 경우 시간당 2mm 정도의 속도로
용융물을 끌어올려 만들었다고 오교수팀은 말했다.

한편 남성세라믹은 이장치의 시험운전을 거쳐 얻은 자료를 토대로
올해안에 생산공장 착공에 들어갈 계획이다.

단결정은 다결정에비해 가격이 평균 10배이상이나 되는 흠이 있으나
물리적성질에대한 예측이 가능하고 고기능성이어서 VTR나 CD(콤팩트디스크)
의 헤드 반도체 SAW필터 등 각종 핵심부품 제조에 활용되고 있다.

<오광진기자>