• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2000.07a
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• pp.885-888
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• 2000

The effects of deposition temperature and post annealing process of ferroelectric PbZr$\sub$0.52/Ti$\sub$0.48/O$_3$(PZT) thin films by pulsed laser deposition (PLD) were investigated. The PZT thin films were deposited at 400, 450, 500, and 550$^{\circ}C$, with/without post annealing at 650$^{\circ}C$ for 30 min. The PZT thin films deposited above 500$^{\circ}C$ without post annealing were crystallized into peroveskite phase, but the PZT thin films deposited below 450$^{\circ}C$ had pyrochlore phase. The PZT thin films deposited below 450$^{\circ}C$ with post annealing also crystallized into pure perovskite. Compared to the PZT thin films which were deposited at 450$^{\circ}C$ and post annealed, the films deposited at 550$^{\circ}C$ have a columnar microstructure and high remnant polarization 28 (${\mu}$C/cm$^2$). With in-situ annealing at oxygen ambient, the PZT thin films reduced oxygen vacancies and increased retained polarization.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.18 no.4
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• pp.49-53
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• 2011

High-speed Cu filling into a through-silicon-via (TSV) and simplification of bumping process by electroplating for three dimensional stacking of Si dice were investigated. The TSV was prepared on a Si wafer by deep reactive ion etching, and $SiO_2$, Ti and Au layers were coated as functional layers on the via wall. In order to increase the filling rate of Cu into the via, a periodic-pulse-reverse wave current was applied to the Si chip during electroplating. In the bumping process, Sn-3.5Ag bumping was performed on the Cu plugs without lithography process. After electroplating, the cross sections of the vias and appearance of the bumps were observed by using a field emission scanning electron microscope. As a result, voids in the Cu-plugs were produced by via blocking around via opening and at the middle of the via when the vias were plated for 60 min at -9.66 $mA/cm^2$ and -7.71 $mA/cm^2$, respectively. The Cu plug with a void or a defect led to the production of imperfect Sn-Ag bump which was formed on the Cu-plug.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.38 no.2
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• pp.65-68
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• 2005

The effect of crystal orientation and microstructure on the mechanical properties of $TaN_x$ was investigated. $TaN_x$ films were grown on $SiO_2$ substrates by ultrahigh vacuum unbalanced magnetron sputter deposition in mixed $Ar/N_2$ discharges at 20 mTorr (2.67 Pa) and at $350^{\circ}C$. Unlike the Ti-N system, in which TiN is the terminal phase, a large number of N-rich phases in the Ta-N system could lead to layers which had nano-sized lamella structure of coherent cubic and hexagonal phases, with a correct choice of nitrogen fraction in the sputtering mixture and ion irradiation energy during growth. The preferred orientations and the micro-structure of $TaN_x$ layers were controlled by varing incident ion energy $E_i\;(=30eV\~50eV)$ and nitrogen fractions $f_{N2}\;(=0.1\~0.15)$. $TaN_x$ layers were grown on (0002)-Ti underlayer as a crystallographic template in order to relieve the stress on the films. The structure of the $TaN_x$ film transformed from Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ to lamellar structured Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\varepsilon-TaN_x$ or Bl-NaCl $\delta-TaN_x$ + hexagonal $\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy at the same nitrogen fraction $f_{N2}$. The hardness of the films also increased by the structural change. At the nitrogen fraction of $0.1\~0.125$, the structure of the $TaN_x$ films was changed from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x\;to\;\delta-TaN_x\;+\;\gamma-TaN_x$ with increasing the ion energy. However, at the nitrogen fraction of 0.15 the film structure did not change from $\delta-TaN_x\;+\;\varepsilon-TaN_x$ over the whole range of the applied ion energy. The hardness increased significantly from 21.1 GPa to 45.5 GPa with increasing the ion energy.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.7
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• pp.516-520
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• 2012

In this paper, we have theoretically analyzed and designed a dielectric multi-layer sensor with a SPR (surface plasmon resonance) using analytical calculation and FDTD (finite difference time-domain) methods. The proposed structure is composed of periodic layer and thin metal film. It has many advantages. One of that is a high sensitivity of the SPR. Another is a high Q-factor of the characteristics in the PhC (photonic crystals) micro-cavity structure. The incident light has double resonance characteristics, because the filtered light by PhC structure, dielectric multi-layer, is met the thin metal film for SPR effect. We have also observed the change of resonance characteristics according to the variation of effective index on the metal film.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.37 no.2
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• pp.164-168
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• 2024

(La_0.7Sr_0.3)(Mn_1-xFe_x)O₃ (LSMFO) (x = 0.03, 0.06, 0.09, 0.12) precursor solution are prepared by sol-gel method. LSMFO thin films are fabricated by the spin-coating method on Pt/Ti/SiO₂/Si substrate, and the sintering temperature and time are 800℃ and 1 hr, respectively. The average thickness of the 6-times coated LSMFO films is about 181 to 190 nm and average grain size is about 18 to 20 nm. As the amount of Fe added in the LSMFO thin film increased, the resistivity decreased, and the TCR and B_25/65-value increased. Electrical resistivity, TCR and B_25/65-value of the (La_0.7Sr_0.3)(Mn_0.88Fe_0.12)O₃ thin film are 0.0136 mΩ-cm, 0.358%/℃, and 328 K at room temperature, respectively. The resistivity properties of LSMFO thin films matched well with Mott's VRH model.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2003.07a
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• pp.127-130
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• 2003

4-bit 강유전체 위상변위기를 이용하여 10 GHz, 상온에서 작동하는 위상배열 안테나를 설계 및 제작하였다. 이 안테나는 빔 스캔을 위하여 전압에 대한 비선형특성을 보이는 강유전체 Bal-xSrxTiO3 (BST)를 기본으로 하는 위상변위기를 이용하였다. 우리는 펄스레이져 증착법으로 MgO (001) 기판위에 걸맞게 증착된 BST 박막을 일반적인 사진공정과 식각법을 이용하여 동일평판형 전극을 가진 위상변위기를 만들었다. 일반적인 동일평판형 강유전체 위상변위기의 경우 연결 전송선로의 임피던스와의 차이로 인해 반사손실과 이로 인한 부가적인 삽입손실이 발생한다. 이런 손실들을 줄이기 위해 입력과 출력 포트에 임피던스 매칭을 하였다. 이렇게 테이퍼링되어 만들어진 동일평판형 위상변위기는 이전의 구조에 비해 반사 손실과 삽입 손실 값에서 각각 약 10, 2 dB 정도씩의 개선을 보였다. 이 구조로 전송선로의 길이를 길게하여 만든 1-bit 강유전체 위상변위기는 10 GHz, 150 V의 전압변화에서 180도의 차등위상변위를 보였으며 최대 삽입손실과 최대 반사손실은 각각 약 10 dB, 20 dB 이다. 안테나 모듈은 4개의 마이크로스트림 패치 안테나와 4개의 강유전체 위상변위기로 이루어졌는데 10 GHz, 150 V의 전압변화에서 약 15도의 빔 스캔을 확인하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.681-682
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• 2013

전기는 우리 주변의 에너지 형태 중에서 가장 편리하고 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 전기는 전자제품, 전기자동차, 에너지 저장 플랜트 등 매우 많은 분야에서 저장되고 사용되고 있다. 특히 에너지 저장 용량의 확대는 휴대폰, 노트북 PC 등 휴대용 IT 기기의 성장에 결정적인 역할을 하였다. 가볍고 작으면서도 고용량의 전기 에너지 저장 장치가 없었다면, 통신이나 인터넷 그리고 오락 등 다양한 기능을 작은 휴대용 기기에 구현할 수 없었을 것이다. 그러나 시간이 흐를수록 기기의 요구 성능이 높아지고 소비자의 니즈가 더욱더 다양해지고 고도화될수록 단일 부품으로 가장 큰 부피를 차지하는 에너지 저장 장치의 용량과 디자인은 점점 중요해지고 있다. 이러한 에너지 저장 장치에서 가장 친숙한 형태는 2차 전지 계열이다. 납 축전지를 비롯하여, 니켈수소, 니켈카드뮴, electrochemical capacitor와 Li ion 계열 등이 대표적이다. 특히 Li ion 배터리는 모바일, 자동차 및 에너지 저장 그리드 등과 같은 다양한 분야에 가장 많이 적용되고있다. Li ion 배터리에 대하여 현재의 핵심적인 연구분야는 전극 재료(cathode, anode)와 electrolyte에 대한 것이다. Anode 전극 재료 중에서 가장 많이 사용되는 재료는 카본을 기반으로 하는 재료로 안정성에 대한 장점이 있지만 에너지 밀도가 낮다는 단점이 있다. 에너지 저장 용량 증가에 대한 필요성이 증가하기 때문에 현재 많이 사용되고 있는 에너지 밀도가 낮은 카본 재료를 대체하기 위해서 이론 용량이 높다고 알려진 실리콘과 같은 메탈이나 주석 산화물과 같은 천이 금속 산화물에 대하여 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 현재까지 알려진 많은 재료 중에서 가장 큰 capacity (~4,000 mAh/g)를 가지고 있다고 알려진 실리콘이 카본의 대체 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. 그러나, Li 과 반응을 하며 약 300~400%에 달하는 부피팽창이 발생하고, 이러한 부피 팽창 때문에 충 방전이 진행됨에 따라 current collector로부터 박리되는 현상을 보여 빠른 용량 감소를 보여주고 있다. 본 연구에서는 adhesion layer를 current collector와 실리콘 전극 재료 사이에 삽입하여 충 방전 시 부피팽창에 의한 미세구조의 변화와 electrochemical 특성에 대한 영향을 알아보았다. 실험에 사용한 anode 전극은 상용 Cu foil current collector에 RF/DC magnetron 스퍼터링을 통해 다양한 종류(Ti, Ta 등)의 adhesion layer과 200 nm 두께의 Si 박막을 증착하였다. 또한 Bio-logic Potentiostat/ Galvanostat VMP3 와 WanAtech automatic battery cycler 장비를 사용하여 0.2 C-rate로 half-cell 타입의 코인 셀로 조립한 전극에 대한 충 방전 실험을 진행하였다. Adhesion layer의 사용으로 인해 실리콘 박막과 Cu current collector 사이의 박리 현상을 줄여줄 수 있었고, 충 방전 시 Cu 원자의 실리콘 박막으로의 확산을 통한 brittle한 Cu-Si alloy 형성을 막아 줄 수 있어 큰 특성 향상을 확인할 수 있었다. 또한, 리튬과 실리콘의 반응을 통한 형태와 미세구조 변화를 SEM, TEM 등의 다양한 장비를 사용하여 확인하였고, 이를 통해 adhesion layer의 사용이 전극의 특성향상에 큰 영향을 끼쳤다는 것을 확인할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.255-255
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• 2016

Resistive random access memory (ReRAM)는 낮은 동작 전압, 빠른 동작 속도, 고집적화 등의 장점으로 인해 차세대 비휘발성 메모리 소자로써 많은 관심을 받고 있다. 최근에 ReRAM 절연막으로 NiOx, TiOx, AlOx TaOx, HfOx와 같은 binary metal oxide 물질들을 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, HfOx는 안정적인 동작 특성을 나타낸다는 점에서 ReRAM 절연막 물질로 적합하다고 보고되고 있다. ReRAM 절연막을 형성할 때, 물리 기상 증착 방법 (PVD)이나 화학 기상 증착법 (CVD)과 같은 방법이 많이 이용된다. 이러한 증착 방법들은 고품질의 박막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 높은 온도에서의 공정과 고가의 진공 장비가 이용되기 때문에 경제적인 문제가 있으며, 기판 또는 금속에 플라즈마 손상으로 인한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하기 위해 용액 공정이 많은 관심을 받고 있다. 용액 공정은 공정과정이 간단할 뿐만 아니라 소자의 대면적화가 가능하고 공정온도가 낮으며 고가의 진공장비가 필요하지 않은 장점을 가진다. 따라서 본 연구에서는, 용액공정을 이용하여 HfOx 기반의 ReRAM 제작하였고 $25^{\circ}C$와 $85^{\circ}C$에서 ReRAM의 동작특성에 미치는 compliance current의 영향을 평가하였다. 실험 방법으로는, hafnium chloride (0.1 M)를 2-methoxyethanol에 충분히 용해시켜서 precursor를 제작하였다. 이후, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 300 nm 두께의 SiO2 절연층을 성장시킨 후, 하부전극을 형성하기 위해 electron beam evaporation을 이용하여 10/100 nm 두께의 Ti/Pt 전극을 증착하였다. 순차적으로, 제작된 산화물 precursor를 이용하여 Pt 위에 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30초의 조건으로 두께 35 nm의 HfOx 막을 증착하였다. 최종적으로, solvent 및 불순물을 제거하기 위해 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였으며, 상부 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporation을 이용하여 Ti와 Al을 각각 50 nm, 100 nm의 두께로 증착하였다. ReRAM 동작에서 compliance current가 미치는 영향을 평가하기 위하여 compliance current를 10mA에서 1mA까지 변화시키면서 측정한 결과, $25^{\circ}C$에서는 compliance current의 크기와 상관없이 일정한 메모리 윈도우와 우수한 endurance 특성을 얻는 것을 확인하였다. 한편, $85^{\circ}C$의 고온에서 측정한 경우에는 1mA의 compliance current를 적용하였을 때, $25^{\circ}C$에서 측정된 메모리 윈도우 크기를 비슷하게 유지하면서 더 우수한 endurance 특성을 얻는 것을 확인하였다. 결과적으로, 용액공정 방법으로 제작된 ReRAM을 측정하는데 있어서 compliance current를 줄이면 보다 우수한 endurance 특성을 얻을 수 있으며, ReRAM 소자의 전력소비감소에 효과적이라고 기대된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.8 no.7
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• pp.621-627
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• 1998

The formation of Co-silicide between Co/Zr bilayer on the amorphous and crystalline Si substrates has been investigated. The films of Zr(50$\AA$) and Co(l50$\AA$) were deposited with e-beam evaporation system and were heattreated with the rapid thermal annealing system at the temperatures between 50$0^{\circ}C$ and 80$0^{\circ}C$ with 10$0^{\circ}C$ increments for 30 seconds. The phase identification of Co-silicide was carried out by XRD and the chemical analysis was examined by AES and RBS. The interface morphologies of Co/Zr bilayer films were investigated by cross sectional TEM and HRTEM. $CoSi_2$ was formed epitaxially on the crystalline Si substrate above $700^{\circ}C$ while polycrystalline $CoSi_2$ was grown on the amorphous Si substrate. The formation temperature of Co-silicide on the amorphous Si substrate was about 100 C lower than that on the crystalline Si. The COzSi phase was not identified on the both Si substrates. The formation temperature of first phase of Co-silicide on ColZr bilayer was higher than that on Co mono layer. CoSizlayer formed on the amorphous Si substrate exhibits better uniformity compared to the CoSiz formed on the crystalline substrate. The sheet resistance of CoSiz layer on crystalline Si was lower than that on the amorphous Si at high temperatures.tures.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.35 no.5
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• pp.499-503
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• 2022

La_0.7Sr_0.3MnO₃ precursor solution were prepared by a sol-gel method. La_0.7Sr_0.3MnO₃ thin films were fabricated by a spin-coating method on a Pt/Ti/SiO₂/Si substrate. Structural and electrical properties with the variation of sintering temperature were measured. All specimens exhibited a polycrystalline orthorhombic crystal structure, and the average thickness of the specimens coated 6 times decreased from about 427 nm to 383 nm as the sintering temperature increased from 740℃ to 830℃. Electrical resistance decreased as the sintering temperature increased. In the La_0.7Sr_0.3MnO₃ thin films sintered at 830℃, electrical resistivity, TCR, B-value, and activation energy were 0.0374 mΩ·cm, 0.316%/℃, 296 K and 0.023 eV, respectively.