Abstract
We have observed the change in the film resistance of thin nickel film up to 13 nm, which is deposited on a porous anodic alumina substrate, prepared by two-step anodization technique under phosphoric acid. The resulting film grows as a porous film, following the pore structure on the surface of the alumina substrate, and the value of the resistance lies above $150k{\Omega}$ within the range of thickness studied here, decreasing very slowly with the film thickness. The observed resistance value is much higher than the reported value of a uniform film at the same thickness. Since the observed value of the surface coverage with the pores is smaller than the critical value, expected from the percolation theory, the pore structure limits the formation of conduction channel across the film. In addition, by comparing to the typical model of thickness-dependent resistivity, we expect that the scattering at the pore edge further increases the film resistance.
본 연구에서는 인산 용액 하에서 2차 양극 산화 기법에 의해 제작된 양극 산화 알루미나 기판 상에 최대 13 nm 두께의 얇은 니켈 박막을 증착하며 증착 시 박막 두께에 따라 감소하는 박막의 저항 변화를 살펴보았다. 양극 산화 알루미나 막 표면에 존재하는 미세 기공 구조를 따라 증착된 니켈 박막 역시 다공 구조의 박막으로 성장하게 되며 증착된 박막의 두께 범위 내에서 박막의 저항은 $150k{\Omega}$ 이상의 값을 보이면서 박막 두께에 따른 저항의 감소가 매우 천천히 일어나는 것을 확인할 수 있었다. 측정된 저항 값은 기존에 보고된 균일한 기판 상에 증착된 동일 두께의 니켈 박막에 비해 매우 큼을 볼 수 있었으며 기판 표면에 존재하는 기공 구조에 의해 핵자가 형성될 수 있는 표면 면적 비가 박막 성장을 설명하는 스미기(percolation) 현상이론에서 예측하는 임계 값보다 매우 적어 미세 기공에 의해 박막의 성장과 함께 나타나는 전자 전도 채널의 형성이 저해됨으로 이해될 수 있다. 이와 함께 기존의 박막 두께에 따른 비저항 모델과 비교해 보았을 때 미세 기공의 경계에서 나타나는 전자 산란 현상 역시 박막저항의 증가에 기여함을 알 수 있다.
