3차원 몬테칼로 컴퓨터 이뮬레이션을 이용한 순수 니켈 전해도금층의 입자 성장 거동 연구

초록

순수 니켈 전해도금층 성장 거동의 다각적인 예측을 위해 계의 에너지를 최소화 시키는 알고리즘을 이용한 3차원 몬테칼로 컴퓨터 시뮬레이션 코드를 개발하였다. 시뮬레이션을 통하여 도금층의 두께 및 성장속도 변화에 따른 입자 조직, 집합조직 및 표면조도의 변화를 예측하였고 실험 결과와 비교 분석하였다. 시뮬레이션 결과 도금층 두께에 따른 결정립의 크기와 표면 조도는 직선적으로 증가하였으며 일정한 두께 이상에서는 증가량이 점차 감소하였다. 또한 (111) 방위를 갖는 결정립들이 지배적으로 발달하였고 결정립 크기 분포는 바이모달 형태로 나타났다. 도금층의 성장 속도가 증가할수록 결정립의 크기는 미세화 되었으며(111) 방위를 갖는 결정립들의 지배적인 성장은 억제되어 특정한 집합조직은 형성되지 않았다. 실제 도금층의 EBSD 분석 결과 시뮬레이션과는 달리 증착 방향으로 (100) 집합조직이 강하게 발달하였는데 이는 도금층 성장 시 발생하는 수소 전착의 영향으로 사료된다. 그러나 전해도금된 시편의 결정립 크기 분포와 AFM 분석에 의한 표면조도의 변화 양승은 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 일치하였다.