• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.10 no.4
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• pp.165-170
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• 2000

The purpose of this study is to investigate the effect of annealing conditions on physical and magnetic properties of Fe-Hf-N thin films. When the thin films were annealed in $N_2$ gas, a surface oxide layer, comprised of Fe$_2$O$_3$ and Fe$_3$O$_4$, was formed at the surface of the thin films and a Fe-Hf-O-N layer was also formed under this surface oxide layer. It was found that the thicknesses of the surface oxide layer and the Fe-Hf-O-N layer increased, as the annealing temperature increased. It was also found that if the thickness of the surface oxide layer was excluded in the property calculation, the soft magnetic properties of the annealed thin films were not much different from those of the as-deposited thin films. Therefore, it was suggested that the Fe-Hf-O-N layer formed under the surface oxide layer did not lose significantly the soft magnetic properties of the Fe-Hf-N films and the Fe-Hf-N films annealed in $N_2$gas showed the soft magnetic properties of the Fe-Hf-N and Fe-Hf-O-N multi-layers.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.14 no.3
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• pp.497-504
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• 2019

We fabricated $HfO_2$ thin films using RF magnetron sputtering method, and investigated structural and optical properties of $HfO_2$ thin films with RTA temperatures in $N_2$ ambient. $HfO_2$ thin films exhibited polycrystalline structure regardless of annealing process, FWHM of M (-111) showed reduction trend. The surface roughness showed the smallest of 3.454 nm at a annealing temperature of $600^{\circ}C$ in result of AFM. All $HfO_2$ thin films showed the transmittance of about 80% in visible light range. By fitting the refractive index from the transmittance and reflectance to the Sellmeir dispersion relation, we can predict the refractive index of the $HfO_2$ thin film according to the wavelength. The $HfO_2$ thin film annealed at $600^{\circ}C$ exhibited a high refractive index of 2.0223 (${\lambda}=632nm$) and an excellent packing factor of 0.963.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.39 no.7
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• pp.649-656
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• 2002

In situ patterned zinc oxide thin films were prepared by precipitation of Zn(NO$_3$)$_2$ aqueous solution containing urea and by microcontact printing using Self-Assembled Monolayers(SAMs) on A1/SiO$_2$/Si substrates. The visible precipitation of Zn(OH)$_2$ that was formed in the Zn(NO$_3$)$_2$ aqueous solution containing urea was enhanced with an increase of the reaction temperature and the amount of urea. As the reaction time of Zn(NO$_3$)$_2$ with urea was prolonged, the thickness and grain size of Zn(OH)$_2$ thin layers were increased, respectively. The optimum precipitation condition was at 80$\^{C}$ for 1 h for the solution with the ratio of Zn(NO$_3$)$_2$ to urea of 1 : 8. Homogeneous ZnO thin films were fabricated by the heat treatment of 600$\^{C}$ for 1 h of Zn(OH)$_2$ precipitation on Al/SiO$_2$/Si substrate. This was available to the in-situ patterned ZnO thin films with uniform grain size. Hydrophobic SAM, Octadecylphosphonic Acid(OPA) and hydrophilic SAM, 2-Carboxyethylphosphonic Acid(CPA) were applied on the Al/SiO$_2$/Si substrate by microcontact printing method. In situ patterned ZnO thin film was successfully prepared by the heat treatment of Zn(OH)$_2$ precipitated on the surface of hydrophilic SAM, CPA.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.298-299
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• 2010

Cu(In, Ga)Se2 (CIGS) 박막 태양전지는 Soda lime glass/Mo/CIGS/CdS/ZnO/ITO/Al 의 구조를 가지고 있다. CIGS 화합물은 direct bandgap 구조를 하고 있으며, 광흡수율이 다른 어떤 물질들 보다 뛰어나 박막으로도 충분히 태양광을 흡수할 수 있다. 또한 Ga의 도핑 농도에 따른 밴드갭 조절도 가능하다. 이러한 성질들로 인해 현재 박막태양전지로서 20.1%의 최고효율을 가지고 있다.[1] CIGS 박막 태양전지에서 p-CIGS layer와 스퍼터링으로 증착되는 n-ZnO layer사이의 buffer 층으로 chemical bath deposition (CBD)-CdS 박막을 주로 사용한다. CBD-CdS 박막은 n-ZnO 스퍼터로 증착 시킬 때, CIGS 층의 손상을 최소화하고, 이 두 층 사이에서의 격자상수와 밴드갭의 차이를 줄여주어 CIGS 박막태양전지의 효율을 증가 시키는 역할을 한다. 하지만, Cd (카드뮴)의 심각한 독성과 낮은 밴드갭(2.4eV)으로 인해 CIGS 층에서의 광흡수율을 줄여, CdS를 대체할 새로운 buffer 층의 필요성이 대두되었다.[2] 그 대안으로 ZnS, Zn(O, S, OH), (Zn, Mg)O, In2S3 같은 물질이 연구되고 있다. 현재 CBD-ZnS를 buffer 층으로 사용한 CIGS 박막태양전지의 효율은 최고 18.6%로 CBD-CdS의 최고효율보다는 약 1.5% 낮지만, ZnS가 높은 밴드갭(3.7~3.8eV)과 Cd-free 물질이라는 점에서 CdS를 대체할 물질로 각광받고 있다. 본 연구에서는 기존의 CdS 박막을 제조하는 방법과 같은 방법인 CBD를 이용하여 ZnS 박막을 제조하였다. ZnS 박막을 제조하기 위해서는 Zinc sulfate, Thiourea, 암모니아가 사용된다. 암모니아의 mol 농도에 따른 CBD-ZnS/CIGS 박막태양전지의 효율 변화를 관찰하기 위해 암모니아의 mol 농도는 1 mol, 2 mol, 3 mol, 4 mol, 5 mol, 6 mol, 그 이상의 과량을 사용하여 실험하였다. 실험 결과, 암모니아농도 5 mol에서 효율 13.82%를 확인할 수 있었다. 최고효율을 보인 조건인 암모니아 농도가 5 mol 일 때, Voc는 0.602V, Jsc는 33.109mA/cm2, FF는 69.4%를 나타내었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.12 no.1
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• pp.36-41
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• 2002

Abstract The stoichiometric and double-ordered perovskite $Sr_2FeMoO_6$ (SFMO) polycrystalline ceramics were fabricated by sintering at above $900^{\circ}C$ in $H_2$(5%)/Ar reductive ambient. SMO polycrystals showed good ferromagnetic properties andmagnetrotesistqnce ratios of about 15 % at 8K and 3 % at room temperature. Amorphous SFMO thin films were deposited on $LaA1O_3$ and $SrTiO_3$ single crystal substrates using rf sputtering method with the SFMO polycrystalline ceramic target. Double-ordered perovskite polycrystalline SFMO thin films were fabricated by solid state crystallization by annealing the deposited amorphous films at above $680^{\circ}C$ in $H_2$(5%)/Ar reductive ambient. SFMO thin films exhibited ferromagnetic behavior. Their magnetroresistance ratios, however, were only 0.3~0.5% at 8K and disappeared with increasing the measuring temperature. This was attributed to the absence of magnetic spin tunneling between grains due to the porous structure and non-stoichiometric composition of the deposited films.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.253-253
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• 2013

본 실험에서는 전구체(Precursor)로 TMA (Tris methyl Aluminum)를 사용한 ALD (Atomic Layer Deposition)와 PEALD (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) 공정 중 발생하는 입자(particle)를 ISPM (In-Situ Particle Mornitor)로 관찰하였다. ALD과 PEALD 공정에서 Al2O3 박막을 형성하기 위해서 반응가스(Reactant)로 각 각 H2O와 O2 plasma를 사용하였다. 이러한 차이로 인해서 진공 챔버(Vacuum Chamber) 안에서의 각기 다른 매커니즘에 의해서 Al2O3의 박막이 형성된다. 또한 공정 중 발생할 수 있는 파티클(Particle) 생성 매커니즘의 차이점을 가진다. ALD의 경우 전구체와 반응가스 사이에 충분한 purge가 이루어지지 않거나 dead zone이 존재할 경우 라인과 챔버 상에 잔류한 전구체와 반응가스에 의해서 불완전한 반응물로 파티클이 생성될 수 있다. 반면 PEALD 경우는 반응가스(Reactant)로 O2 plasma를 극부(localization)적으로 형성하여 박막을 형성하므로 반응가스의 잔류의 영향은 없으나 고에너지의 플라즈마에 의해서 물리적 영향에 의한 파티클이 생성될 수 있다. 공정 중 발생하는 입자(Particle)은 수율 감소와 박막의 물성에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 두 공정 중 발생하는 파티클을 ISPM으로 관찰하였고, 각 공정에서 형성된 박막의 두께 균일도, 표면의 형상(morphology), 화학적 조성 및 전기적 특성을 측정하였다. 이를 통해서 ALD와 PEALD의 파티클과 박막특성을 비교하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.5 no.4
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• pp.359-364
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• 1996

$SrTiO_3$ thin films were deposited on Pt/Ti/$SiO_2$/Si substrates at low temperatures below $300^{\circ}C$ by r.f. magnetron sputtering. The materials and the electrical properties of the deposited films were investigated with controlling deposition parameters such as substrate temperature(T_s) and positive substrate d.c. bias voltage. Stoichiometric $SrTiO_3$ films were obtained at Ts of $300^{\circ}C$, but Sr content in the film was less than that of a target when Ts was lower than $300^{\circ}C$, resulting in poor electrical properties. By introducing a positive substrate d.c. bias during deposition, the crystallinity and the dielectric properties of the films were markedly improved. 400 nm thick $SrTiO_3$, films deposited at $300^{\circ}C$ with a positive substrate d.c. bias of 20V showed a columnar structure with <211> crystallographic direction and a dielectric constant of 98.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.243-244
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• 2011

최근에 산화물 반도체를 평판 디스플레이와 태양 전지의 투명 전극으로 응용하기 위해 많은 연구가 진행중에 있다. 특히, $In_2O_3$ 박막은 투명 전도 산화막으로써 3.7 eV의 직접 전이 밴드갭 에너지를 갖고 가시광 영역에서 높은 투과도를 갖는 반도체이어서 다양한 영역에서 응용 가능하다. 본 연구는 낮은 비저항과 높은 투과율을 갖는 최적의 투명 전도막을 성장시키기 위하여 라디오파 반응성 마그네트론 스퍼터링 방법을 사용하여 질소 도핑된 $In_2O_3$ 박막을 유리 기판 상부에 증착하였고, 후열처리로 온도 400, 450, 500, 550$^{\circ}C$에서 급속 열처리를 수행하여, 증착된 박막의 구조, 표면, 광학, 전기적 특성을 조사하였다. 증착된 박막은 XRD를 사용하여 구조적 특성을 조사한 결과, $2{\theta}=30.2^{\circ}$와 43.95$^{\circ}$에서 상대적으로 강한 피크가 관측되었다(Fig. 1). 전자는 (222)면에서 회절된 피크이며, 후자는 (100)면에서 발생한 회절 피크이다. 열처리 온도가 0$^{\circ}C$에서 500$^{\circ}C$로 증가함에 따라 (222) 면의 회절 신호의 세기는 상대적으로 증가하였고, 550$^{\circ}C$에서 급격하게 감소하였다. 박막의 광학적 특성은 자외선-가시광선 분광기를 사용하여 광학 흡수율과 투과율을 측정하였다(Fig. 2). 열처리를 하지 않은 박막의 경우에, 파장 200~1,100 nm 범위에서 측정된 평균투과율은 76%이었다. 광학 흡수 계수와 광자 에너지의 관계를 나타내는 포물선 관계식을 기초로 하여 광학 밴드갭 에너지를 계산하였다. 박막의 전기적 특성의 경우에, Hall 효과를 측정하여 전하 운반자 농도, 홀 이동도, 전기 비저항을 조사한 결과, 전기적 특성은 열처리 온도에 상당한 의존성을 나타냄을 알 수 있었고, 열처리 온도 500$^{\circ}C$에서 박막의 비저항값은 $4.0{\times}10^{-3}{\Omega}cm$이었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.40 no.3
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• pp.262-267
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• 2003

The heteroepitaxial ZnO thin film on sapphire (0001) substrate was prepared by an off-axis Radio Frequency(RF) magnetron sputtering. The crystallinity of ZnO thin film was affected by deposition pressure, RF power, and substrate temperature. High quality heteroepitaxial ZnO thin film was obtained when the kinetic energy of sputtered particles is well harmonized with the surface mobility. In the result of Photoluminescence(PL) of heteroepitaxial ZnO thin film, Ultraviolet(UV) emissions at 3.36 and 3.28 eV were observed at low(17 K) and Room Temperature(RT). respectively. As the ZnO thin film was annealed in O$_2$ambient, the crystallinity was improved while UV emission was drastically decreased.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2011.10a
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• pp.41.2-41.2
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• 2011

Display 산업의 확대로 인해 광학적 특성 및 전기적 특성이 우수한 TCO (Transparent conductive oxide) 연구가 활발히 진행되고 있다. 기존에는 ITO가 대부분의 분야에서 이용되었지만 In의 경제적인 단점으로 인해 새로운 대체물로써 ZnO가 떠오르고 있다. ZnO는 전형적인 n-type 반도체이며, wide band gap 물질로써 Al, Ga, B과 같은 3 족 원소를 doping 함으로써 광학적 및 전기적 특성을 향상시킬 수 있다. 최근에는 ZnO의 이온반경과 비슷한 Ga을 도핑한 Ga-doped ZnO 박막에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이는 ZnO에 Ga을 도핑함으로써 격자결함을 최소화 시키고 carrier concentration 및 hall mobility를 향상시켜 전기전도도의 향상을 이루기 때문이다. 본 연구에서는 $Ga_2O_3$이 3wt% doping 된 ZnO rotating cylindrical target 을 DC magnetron sputtering 을 이용하여 2 kW의 파워와 70 kHz의 주파수를 고정하고, 증착 온도를 변화시켜 유리 기판 위에 Ga-doped ZnO 박막을 증착 하였다. 증착 시 온도가 Ga-doped ZnO 박막에 미치는 영향을 관찰하기 위해 박막 표면의 조성을 분석하였고, 결정성 및 전기적 특성의 변화를 통해 박막의 특성을 비교 평가하였다. Ga-doped ZnO 박막의 표면과 두께는 SEM (Scanning electron microscope) 분석을 통해 관찰하였고, XRD (X-ray diffractometer) 를 이용하여 결정학적 특성을 확인하였다. 또한 Van der Pauw 방법을 이용한 hall 측정을 통해 resistivity, carrier concentration, hall mobility를 분석하였고, UV-Vis를 이용하여 박막의 투과율을 분석하였으며, 이를 토대로 투명 전도막으로써 Ga-doped ZnO 박막의 응용 가능성을 평가하였다.