• 한국재료학회지
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• 제6권1호
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• pp.84-89
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• 1996

분자선 증착법(Molecular Beam Epitaxy)에 의하여 성장시킨 고농도 InGaAs layer에서 성장중지법이 계면 거칠기에 미치는 영향이 연구되었다. 계면을 평활화하기 위하여 단원자층의 GaAs 또는 AIAs를 InGaAs alyer 양쪽 계면에 증착한 뒤 뒤이어 성장중지를 실시하였다. Photoluminescence(PL) 측정에 의하면, 단원자 GaAs층 증착을 통한 평활화법보다 상당히 향상된 계면조건을 보여졌다. 고 분해능 단면 전자현미경법(Cross-section high resolution transmission electron microscopy, XHRTEM)에 의해 관찰되어진바, 계면 평활화법에 의해 계면의 평활성, 연속성 및 결정결함 밀도등에서 현저한 향상이 얻어졌다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.29.2-29.2
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• 2010

최근 박막형 LED 및 박막형 태양전지등의 기존 마이크로 소자들의 효율향상을 위한 개선으로 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 관심을 받고 있다. 이는 가능성으로만 여겨져왔던 나노기술이 기존 박막형 소자에서 포화된 효율상향 접근방식의 한계에 따른 것으로 생각되며, 나아가 나노기술로 제작된 나노소자가 우리 생활을 채우게 될 날이 얼마남지 않은 것을 의미한다. 특히, 디스플레이 소자에서의 나노기술은 더욱 더 중요시 되고 있다. 그로 인해 투명성과 우수한 광전기적 특성을 지닌 산화물 반도체와 그 나노구조 대한 관심이 날로 높아지고 있으며, 그 가운데 산화아연계(ZnO, MgZnO등) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 우수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 조성 차이에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 유량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.131-131
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• 2011

이종접합 태양전지 제작을 위해 기판의 buffer layer로 사용되는 기존의 a-Si 박막을 SiON 박막으로 대체하려는 연구가 진행 중이다. 기존의 a-Si 박막은 대면적에서 균일도를 담보하기 어렵고, 열적 안정성에 취약한 문제점이 있다. 이에 반해 SiON 박막은 일종의 화학 반응인 oxidation 방법으로 형성이 되기 때문에 막의 균일도를 담보 할 수 있고, $400^{\circ}C$이상의 온도에서 형성되기 때문에 열적 안정성이 우수한 장점이 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기판위에 직접 형성이 되기 때문에 기판과 SiON 계면 사이의 pssivation이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 비정질 실리콘 이종접합 태양전지에 적용키 위한 SiON 박막을 형성하고, 기판과 SiON 계면에서의 passivation 향상을 위한 계면 결함 감소에 대한 연구를 진행하였다. 실험을 위한 SiON 박막은 공정온도 $450^{\circ}C$, 공정압력 100 mTorr, 증착파워 120 mW/cm2에서 5분간 증착하였으며, 이때 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 증착된 박막은 2~4 nm의 두께로 증착이 되었으며, 1.46의 광학적 굴절률을 가지는 것으로 분석되었다. 계면의 결함을 줄이기 위해 PECVD를 이용한 NH3 plasma treatment를 실시하였다. 공정온도 $400^{\circ}C$, 공정압력 150mTorr~450 mTorr, 플라즈마 파워 60mW/cm2에서 30분간 진행하였으며, 50 sccm의 N2O 가스를 주입하였다. 계면의 결함이 줄었는지 확인하기 위해 C-V 측정을 위한 시료를 제작하여 분석을 하였다. 실험 결과 VFB가 NH3 plasma treatment 이후 positive 방향으로 shift 됨을 알 수 있었다. Dit 분석을 통해 공정 압력 450 mTorr에서 $4.66{\times}108$[cm2/eV]로 가장 낮은 계면 결함 밀도를 확인 할 수 있었다. 결과적으로 NH3 plasma 처리를 통해 positive charge를 갖는 N-content가 형성되었음을 예측해 볼 수 있으며, N-content가 증가하면, 조밀한 Si-N 결합을 형성하면서, boron 및 phosphorus diffusion을 막는데 효과적이다. 또한, plasma treatment 과정에서 H-content에 의한 passivation 효과를 기대할 수 있다.

• 전기전자학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.620-624
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• 2014

본 연구에서는, Ni/CNT/$SiO_2$ 구조의 4H-SiC MIS 캐패시터를 제작하고 전기적 특성을 조사하였다. 이를 통하여 4H-SiC MIS 소자에서 탄소나노튜브의 역할을 분석하고자 하였다. 탄소나노튜브는 이소프로필알코올과 혼합하여 $SiO_2$ 표면에 분산하였다. 소자의 전기적 특성 분석을 위하여 300-500K의 온도 범위에서 소자의 정전용량-전압 특성을 측정하였다. 밴드 평탄화 전압은 양의 방향으로 shift되었다. 정전용량-전압 그래프로부터 계면 포획 전하 밀도 및 산화막 포획 전하 밀도가 유도되었다. 산화막의 상태는 4H-SiC MIS 구조의 계면에서 전하 반송자 또는 결함 상태와 관련된다. 온도가 증가함에 따라 밴드 평탄화 전압은 음의 방향으로 shift되는 결과를 얻었다. 실험 결과로부터, Ni과 $SiO_2$ 계면에 탄소나노튜브를 첨가함에 따라 4H-SiC MIS 캐패시터의 게이트 특성을 조절 가능할 것으로 판단된다.

• 접착 및 계면
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• 제22권4호
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• pp.144-152
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• 2021

유기반도체와 게이트 절연체 간 계면전하이동을 이해하는 것은 고성능 유기메모리, 고안정성 유기전계효과 트랜지스터 (이하 유기트랜지스터) 개발에 기여할 수 있다. 본 연구에서는 계면 간 전하이동의 특이거동, 즉 홀전하가 유기반도체에서 고분자절연체로 이동되어 편재화되는 것이 편재화 준위간의 커플링에 의해 비선형적으로 가속화될 수 있음을 최초로 밝혀내었다. 이의 규명을 위해 rubrene 단결정과 Mylar 절연체를 기반으로 한 유기트랜지스터를 vacuum lamination 공정으로 제작하여 반도체-절연체 계면의 반복적인 전사와 박리에도 안정적인 소자를 개발하였다. Rubrene 단결정과 Mylar film의 표면을 각각 광유도 산소 확산법과 UV-오존 처리를 통해 결함을 생성시켰다. 그 결과, 계면 간 전하이동과 이에 의한 바이어스 스트레스 효과가 rubrene과 Mylar가 가진 편재화 준위 간 커플링에 의해 비선형적으로 급격하게 가속화되었음을 관측하였다. 특히, rubrene 단결정에 있는 적은 밀도의 편재화 준위가 계면 간 전하이동을 촉진하는데 가교역할을 함을 밝혀내었다

• 대한기계학회논문집
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• 제16권8호
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• pp.1458-1467
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• 1992

본 연구에서는 균질재에서의 결과를 토대로 이종재에서도 그 성질이 보존될 것으로 기대되기 때문에 계면균열에서의 CED의 기본적 성질을 검토한후, 각 모드 인자 의 분리법과 평가법을 CED를 통해 제시한다. 또 제시한 수법을 이용하여 우선 탄성 균열 모델에서 유한요소해석을 통해 CED 및 각 모드 인자의 평가 및 기초적 검토를 실시하여 그 유효성을 확인한다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.156-156
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• 2015

도금 시뮬레이션의 목적은 실제 도금 상황에서의 전류밀도 및 도금두께 분포를 정확히 예측하여 최상의 품질과 최적의 공정조건을 확립하는데 있다. 제품에 부착된 도금 두께는 기하학적 배치에 의한 저항 (1차 전류밀도), 전기화학적 전하교환 반응에 의한 분극 (2차 전류밀도) 및 확산, 유동 등 도금물질의 공급에 의한 분극(3차 전류밀도)에 의해 결정이 된다. 현재까지 도금 시뮬레이션은 1차 전류밀도 예측에 대한 전자기학적 해석과 Butler-Volmer 식에 근거한 동력학적 전기화학 해석을 통해 2차 전류밀도 분포 해석만 이루어졌다. 즉, 도금 반응에 있어서 물질공급은 항상 일정하게 유지되는 것을 가정하고 해석을 하였다. 이는 3차 전류밀도 분포에 있어서 전극반응 계면에서의 유동에 의한 물질공급이 전기화학과는 다른 물리(physics) 영역이어서 이를 전기화학과 coupling 하는데 기술적으로 어렵기 때문이었다. 그러므로, 물질공급반응이 속도결정단계가 되는 고속도금이나 저농도 도금, gap, tranch, via hole, through hole 등의 도금의 경우에는 해석결과에 큰 오차를 야기하게 된다. 본 발표에서는 그동안 접근하지 못했던 전기도금 해석에 있어서 유동해석을 커플링하여 다중물리해석을 한 결과를 발표한다. 시편으로는 회전원판전극과 회전 헐셀을 이용하여 회전속도 (rpm)에 따른 전류밀도 및 도금두께 분포의 변화 거동을 예측하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.22-22
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• 2009

최근 산화물 반도체와 나노소자 대한 관심이 날로 높아지고 있는 가운데 산화아연(ZnO) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 무수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 본인은 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 함량 분포 정도에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 함량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.

• 접착 및 계면
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• 제21권4호
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• pp.129-134
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• 2020

공액분자반도체와 고분자절연체 계면에서 전하트래핑을 이해하는 것은 장시간 구동가능한 안정성 높은 유기전계효과 트랜지스터(이하 유기트랜지스터) 개발을 위해 중요하다. 본 연구에서는 다양한 분자량의 고분자절연체를 이용한 유기트랜지스터의 전하이동 특성을 평가하였다. Polymethyl methacrylate (PMMA) 표면 위에 적층된 펜타센 공액반도체의 모폴로지와 결정성은 PMMA 분자량에 무관함이 나타났다. 그 결과 트랜지스터 소자의 초기 트랜스퍼 곡선과 전하이동도는 분자량에 상관없었다. 하지만, 적정한 상대습도 환경에서 소자에 바이어스가 인가되었을 경우, 바이어스 스트레스 효과로 불리는 드레인전류 감소와 트랜스퍼 곡선 이동은 PMMA 분자량이 감소할수록 증대됨이 관찰되었다(분자량 효과). 분자량 효과에 의한 전하트래핑은 회복이 매우 어려운 비가역적인 과정임을 밝혀 내었다. 이러한 분자량 효과는 PMMA 존재하는 고분자사슬 말단의 밀도 변화에 의한 것으로 판단된다. 즉, PMMA 고분자사슬 말단이 가지는 자유부피가 전하트랩으로 작용하여 분자량에 민감한 바이어스 스트레스 효과를 일으킨 것으로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권1호
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• pp.41-45
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• 2014

다양한 공정 조건으로 $SiN_x$와 $SiO_2$ 박막을 형성하고 이에 대한 패시베이션 특성에 대한 연구를 수행하였다. Plasma enhanced chemical vapor deposition(PECVD)을 이용하여 증착된 $SiN_x$ 박막의 경우, 증착 두께가 증가함에 따라 페시베이션 특성이 향상되는 것을 관찰하였다. 이는 PECVD 증착 공정 중 유입되는 수소 원자들이 실리콘 표면에 존재하는 Dangling bond와 결합하여 소수 캐리어의 재결합 현상을 효과적으로 감소시켰기 때문이다. 건식 산화법으로 형성된 $SiO_2$ 박막은 습식 산화법으로 형성된 것 보다 치밀한 계면 구조를 가짐으로 인하여 약 20배 이상 우수한 패시베이션 특성을 나타내었다. 건식 산화 공정 온도가 증가함에 따라 패시베이션 특성이 열화되는 현상이 발생하였고, Capacitance-voltage(C-V) 및 Conductance-voltage(G-V) 분석을 통하여 $SiO_2$/실리콘 계면에 존재하는 계면 결함 밀도 증가에 의해 나타나는 현상임을 알 수 있었다.