화학적 polishing 및 etching을 통한 RE : YAG (RE = Nd3+, Er3+, Yb3+) 단결정의 표면 결함 분석

Abstract

Czochralski 법으로 성장한 RE : YAG (<TEX>$RE=Nd^{3+}\;,Er^{3+}\;,Yb</TEX><TEX>^{3+}$</TEX>) 단결정의 표면 결함을 측정하는 chemical polishing 및 etching 조건에 대하여 조사하였다. 최적의 chemical polishing 조건은 시편을 수직 방향으로 고정하고 85 % <TEX>$H_3PO_4$</TEX> 용액에서 <TEX>$330^{\circ}C$</TEX>, 30분 동안 진행한 것이었다. 또한 최적의 chemical etching 조건은 85 % <TEX>$H_3PO_4$</TEX> 용액에서 <TEX>$260^{\circ}C$</TEX>, 1시간 동안 진행한 것이었고, (111) 면에 <TEX>$70~80{\mu}m$</TEX> 크기의 삼각형 etch pit들이 관찰되었다. 결함 밀도 분석 결과, Nd(1 %) : YAG는 <TEX>$1.9{\times}10^3$</TEX>개/<TEX>$cm^2$</TEX>, Er(7.3 %) : YAG는 <TEX>$4.3{\times}10^2$</TEX>개/<TEX>$cm^2$</TEX>, Yb(15 %) : YAG는 <TEX>$5.1{\times}10^2$</TEX>개/<TEX>$cm^2$</TEX>로 측정되었다. The conditions for chemical polishing and etching technique were investigated to reveal surface defects in RE : YAG (<TEX>$RE=Nd^{3+},\;Er^{3+},\;Yb^{3+}$</TEX>) single crystals grown by Czochralski method. The optimal condition for chemical polishing was in 85 % <TEX>$H_3PO_4$</TEX> solution at <TEX>$330^{\circ}C$</TEX> for 30 minutes with a specimen fixed in the vertical direction. In addition, the optimal condition for chemical etching was in 85 % <TEX>$H_3PO_4$</TEX> solution at <TEX>$260^{\circ}C$</TEX> for 1 hour, and <TEX>$70{\sim}80{\mu}m$</TEX> sized triangular etch pits were observed on (111) face. As a result of defect density analysis, <TEX>$1.9{\times}10^3/cm^2$</TEX> for Nd(1 %) : YAG, <TEX>$4.3{\times}10^2/cm^2$</TEX> for Er(7.3 %) : YAG, and <TEX>$5.1{\times}10^2/cm^2$</TEX> for Yb(15 %) : YAG were measured.