• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.116-116
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• 2010

진공 chamber에서 방전된 plasma 내부를 외부 view port를 통하여 확인하는 것은 극히 제한적이며 leak의 확률을 높이고 plasma의 균일한 방전을 방해한다. 이를 개선하기 위하여 내장형 무선 카메라를 chamber 내부에 위치한 후 고진공 영역에서 촬영을 시도하였으나 일반적인 CCD 카메라로는 촬영할 수 없다. 고진공 영역에서 카메라 내부온도의 급격한 상승이 원인으로 밝혀졌고 적정온도인 $45^{\circ}C$를 초과하여 최대 $96^{\circ}C$까지 4 min 이내에 상승함을 IR camera로 확인할 수 있었으며 이 때 카메라가 작동하지 않았다. 또한 카메라를 고진공 영역에서 촬영 및 녹화하기 위해서는 $46^{\circ}C$의 온도를 낮추어야 함을 진공해제 이후 내부온도가 $50^{\circ}C$로 감소하면서 내장형 무선 카메라가 다시 작동함으로 인해 알 수 있었다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 내장형 무선 카메라에 AM 변조 방식의 311 MHz RF remote controller를 장착하여 외부에서 선택적으로 ON/OFF 할 수 있도록 개조하였고 10 L chamber에서 150 L/sec TMP를 이용하여 10-6 Torr의 압력에서 성공적으로 녹화 및 촬영하였다. 또한 내장형 무선 카메라 내부의 반도체 회로 규격 및 발열량과 heat sink의 규격 (열전도도, 복사율)을 추가로 조사하였다. 분자유동 영역에서 열전달은 복사에 의한 영향이 대부분이므로 내장형 무선 카메라 내부 온도를 감소시켜 카메라의 작동 시간을 연장하기 위하여 내부 회로에 emissivity가 높고 전기전도도가 낮아 회로에 영향이 없는 박막을 회로에 증착시키는 추후의 연구가 필요하다.

• Journal of IKEEE
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• v.24 no.2
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• pp.435-440
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• 2020

ZnO:Al films with about 500 nm thick were prepared by RF magnetron sputtering. The ZnO:Al films were annealed at 100 ℃, 200 ℃, 300 ℃, and 400 ℃ for 10 h, respectively. The resistivity, carrier concentration, and mobility variation of ZnO:Al films with heat treatments were measured. The causes of the resistivity variation of ZnO:Al films with heat treatments were investigated by utilizing the results of x-ray diffraction and field emission scanning electron microscope. The energy band gap, Urbach energy, and refractive index were obtained from the transmittance of ZnO:Al films. The change in electrical properties of the ZnO:Al film was explained in relation to the optical properties.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.28 no.12
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• pp.1632-1639
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• 2004

Numerical calculation has been performed to investigate the transport phenomena in the horizontal reactor which has two different gas inlets for MOCVD(metalorganic chemical vapor deposition). The full elliptic governing equations for continuity, momentum, energy and chemical species are solved by using the commercial code FLUENT. It is investigated how thermal characteristics, reactor geometry, and the operating parameters affect flow fields, mass fraction of each reactants. The numerical simulations demonstrate that flow rate of each species, inlet geometry of the reactor, and its distance from the susceptor as well as the inclination of upper wall of reactor can be used effectively to optimize reactor performance. The commonly used idealized boundary conditions are also investigated to predict flow phenomena in the actual deposition system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.298-299
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• 2011

최근 입력소자로 활용되는 터치스크린은 키보드나 마우스와 같은 입력장치를 사용하지 않고, 스크린에 손가락, 펜 등을 접촉하여 입력하는 방식이다. 터치패널의 구현방식에 따라 저항막(Resistive) 방식, 정전용량(Capacitive) 방식, SAW (Surface Accoustic Wave; 초음파) 방식, IR (Infrared; 적외선) 방식등으로 구분된다. 특히 최근 관심을 받고 있는 IR 방식은 적외선이 사람의 눈에는 보이지 않으나, 직진성을 가지고 있어 장애물이 있으면 차단되는 특성을 이용한 방식이다. IR방식의 터치패널은 발광(Light emitting)소자와 수광(Light detecting)소자가 마주하도록 배치되어 터치에 의해 차단된 좌표를 인식하게 되며, ITO 필름 등이 필요 없어 Glass 1장으로도 구현이 가능하며 투과율이 우수하다. 이러한 IR 방식의 터치패널을 제작하기 위하여 사용된 IR 광검출기는 광학적 band-gap이 작은 박막물질을 필요로 한다. 본 연구에서는 IR 광검출을 위한 물질로 SiGe를 co-sputtering 기법을 이용하여 성장시켰다. 일반적으로 SiGe 박막을 성장시키기 위하여 저압화학기상증착법(low pressure chemical vapor deposition, LPCVD)이나 고진공 LPCVD를 사용하지만 본 연구에서는 CVD에 비하여 무독성이면서 환경친화적이고 초기투자비용이 낮은 증착장비인 sputtering을 이용하였다. 본 연구에서 성장된 SiGe 박막은 400$^{\circ}C$에서 rf plasma가 인가된 Ge과 dc plasma가 인가된 Si의 power를 조절하여 결정화도가 70% (Fig. 1)이고 결정성장방향이 (111)과 (220)방향으로 성장하는 SiGe 박막을 얻을 수 있었다. 본 논문에서는 co-sputtering 성장조건에 따라 성장된 SiGe의 박막 특성을 논의할 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.177-177
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• 2011

Complementary metal-insulator-metal capacitor에서 $SiO_2$는 절연체로 널리 사용되고 있었으나, 반도체 소자의 고직접화로 인한 선폭의 감소로 터널링 효과에 의해 누설전류가 증가하여, 대체 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 $ZrO_2$는 고유전율, wide bandgap, 열안정성의 특징을 가지고 있어 대체 물질로 주목 받고 있다. $ZrO_2$ 박막 제작에는 sputter, atomic layer deposition 등의 진공증착을 이용한 방법과 용액을 이용한 sol-gel 법이 있다. 화학용액을 이용한 sol-gel 법은 소자의 패턴을 프린트 할 수 있는 장점과 상대적으로 값싼 공정으로 인해 최근 주목 받고 있지만, 진공증착법에 비해서 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 sol-gel 법에 의해 프린트된 $ZrO_2$ 박막의 광특성을 분광타원편광분석법으로 연구하였다. Si 기판위에 0.1 M의 $ZrO_2$ sol을 입힌 뒤에 $300{\sim}700^{\circ}C$의 온도에서 열처리 하였다. 분광타원 편광분석기로 1.12~6.52 eV 에너지 영역에서 측정하였고, $ZrO_2$ 박막의 광특성 분석을 위해서 Tauc-Lorentz 모델을 이용하였다. 그 결과 고온에서의 열처리로 인해 효율이 높아서 소자로 이용할 수 있는 tetragonal 구조를 가진 $ZrO_2$ 박막이 형성됨을 분석할 수 있었다. 본 연구는 sol-gel법으로 제작된 $ZrO_2$ 박막의 고직접, 고속 소자응용성과 비파괴적인 광특성 분석법을 제시하고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.283-283
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• 2010

17~18% 대역의 고효율 결정질실리콘 태양전지를 양산하기 위하여 국내외에서 다양한 연구개발이 수행되고 있으며 국내 다결정실리콘 태양전지 양산에서도 새로운 구조와 개념에 입각한 공정기술과 관련 장비의 국산화에 집중적인 투자를 진행하고 있다. 주지하는 바와 같이, 태양전지의 광전효율은 표면에 입사되는 태양광의 반사를 제외하면 흡수된 광자에 의해 생성되는 전자-정공쌍의 상대적인 비율인 내부양자효율에 의존하게 된다. 실제 생성된 전자-정공쌍은 기판재료의 결정상태와 전기광학적 물성 등에 의해 일부가 재결합되어 2차적인 광자의 생성이나 열로서 작용하고 최종적으로 전자와 정공이 완전히 분리되고 전극에 포집되어 실질적인 유효전류로 작용한다. 16% 이상의 고효율 결정질 실리콘 태양전지 양산이 요구되고 있는 현실에서 광전효율 개선 위해 가장 우선적으로 고려되어야 할 변수는 입력 태양광스펙트럼에 대한 결정질 실리콘 표면반사율을 최소화하여 광흡수를 극대화하는 것이라 할 수 있다. 현재까지 다결정 실리콘 표면을 화학적으로 혹은 플라즈마이온으로 50-100nm 직경의 바늘형 피라미드형상으로 texturing 함으로 단파장대역에서 광반사율의 감소를 기대할 수 있기 때문에 결정질실리콘 태양전지효율 개선에 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 고효율 다결정실리콘 태양전지 양산공정에 적용하기 위해 마스크를 사용하지 않는, RIE기반 건식 저반사율 결정질실리콘 표면 texturing 패턴연구를 수행하였다. 마스크없이 표면 texturing이 완료된 시료들에 대하여 A1.5G 표준태양광스펙트럼의 300-1100nm 파장대역에서 반사율과 minority carrier들의 life time 분포를 측정하고 검토하여 공정조건을 최적화 하였다. 저반사율의 건식 결정질실리콘 표면 texturing에 가장 적합한 플라즈마파워는 100W 내외로 낮았고 $SF_6/O_2$ 혼합비율은 0.8~0.9 범위엿다. 본 연구에서 확인된 최적의 texturing을 위한 플라즈마공정 조건은 이온에 의한 Si표면원자들의 스퍼터링과 화학반응에 의한 증착이 교차하는 상태로서 확인된 최저 평균반사율은 ~14% 내외였고 p-형 결정질실리콘 표면 texturing 패턴과 minority carrier의 life time 상관는 단결정이 16uS대역에서 14uS대역으로 감소하는 반면에서 다결정은 1.6uS대역에서 1.7uS대역으로 오히려 미세한 증가를 보여 다결정 웨이퍼생산과정에서 발생하는 saw-damage 제거의 긍정적 효과와 texturing공정의 표면 결함발생에 의한 부정적 효과가 상쇄되어 큰 변화를 보이지 않는 것으로 해석된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.6
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• pp.512-518
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• 2001

It has been well known that 6.5wt% Si steel sheets have excellent magnetic properties such as low core loss. high maximum permeability and low magnetostriction. In this work, we studied a method for producing 6.5wt% Si steel sheets using a chemical vapor deposition (CVD) method. The following is the procedure adopted in this work to produce 6.5wt% Si steel sheets; SiCl$_4$ gas is applied onto a low content-Si steel sheet placed in a tube furnace. Silicon atoms resulted from the decomposition of SiCl$_4$ are permeated through the surface of the steel sheet. Finally, by the diffusion process maintaining it under a high temperature the silicon atoms diffuse uniformly into the sheet. Through this process, 6.5wt% Si steel sheets can be obtained. The manufactured Fe-6.5wt% Si steel sheet with a thickness of 0.5mm exhibited a high frequency core loss (W$_{2}$1k/) of 8.92 W/kg. Its permeability increased from 37,100 to 53,300 at 1 tesular(T). The mechanical properties of the manufactured steel sheets were also estimated and the result showed that the workability was significantly improved by annealing in vacuum at 773k. Increased plastic deformation was also observed prior to fracture and the amount of grain boundary rupture was reduced.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.112-112
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• 2008

박막형 태양전지에 관한 연구는 1954년 D.C. Reynolds 가 단결정 CdS 에서 광기전력을 발견하면서부터 시작되었다. 고효율 단결정 규소 태양전지가 간편하게 제작되고 박막형 태양전지의 수명문제가 대두되어 한때는 연구가 중단되어지기도 하였으나, 에너지 문제가 심각해지면서 값이 저렴하고 넓은 면적에 쉽게 실용화 할 수 있는 박막형 태양전지에 많은 관심을 가지게 되었다. 박막형 태양전지에 사용되는 CdS는 II-VI 족 화합물 반도체로서 에너지금지대폭이 2.42eV인 직접천이형 n-type 반도체로서 대부분의 태양광을 통과시킬 수 있으며 가시광선을 잘 투과시키고 낮은 비저항으로서 광흡수층인 CdTe/$CuInSe_2$ 등과 같이 태양전지의 광투과층(윈도레이어)으로 널리 사용되고 있다. 이러한 이종접합 박막형 태양전지의 효율을 높이기 위해선 윈도레이어 재료인 CdS 박막의 낮은 전기 비저항치와 높은 광 투과도 값이 요구되어지고 있다. CdS 박막의 제작방법으로는 spray pyrolysis법, 스크린프린팅, 소결법, puttering법, 전착법, CBD(chemical bath deposition)법 및 진공증착법 등의 여러 가지 방법들이 보고되었다. 이 중 sputtering의 경우, 다른 방법들에서는 얻기 어려운 매우 얇은 두께의 박막 증착이 가능하며, 균일성 또한 우수하다. 또한 대면적화가 용이하여 양산화 기술로는 다른 제조 방법들에 비해 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 sputtering에 의해 증착한 CdS의 박막에 광투과도 등의 향상을 위하여 CMP( chemical mechanical polishing) 공정을 적용하여 표면 특성을 개선하고자 하였다. 그 기초적인 자료로서 CdS 박막의 CMP 공정 조건에 따른 연마율과 비균일도, 표면 특성 등을 ellipsometer, AFM(atomic force microscopy) 및 SEM(scanning electron microscope) 등을 활용 하여 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.323-323
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• 2014

기존의 태양전지 기술은 기술 장벽이 매우 낮고 대량 생산을 통한 단가 절감하는 구조를 가지고 있어 대규모 자본을 가진 후발 기업에게 잠식되기 쉽다. 그러나, III-V족 화합물 반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지는 기술 장벽이 매우 높은 기술 집약 산업이므로 독자적인 기술을 확보하게 되면 독점적인 시장을 확보 할 수 있어 미래 고부가 가치 산업으로 적합하다. 특히 III-V족 화합물 반도체 태양전지는 III족 원소(In, Ga, Al)와 V족 원소(As, P)의 조합으로 0.3 eV~2.5 eV까지 밴드갭을 가지는 다양한 박막 제조가 가능하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지 제조가 가능하기 때문에 다중 접합 태양전지 제작이 가능하다. 또한 III-V 화합물 반도체는 고온 특성이 우수하여 온도 안정성 및 신뢰성이 우수하고, 또한 집광 시 효율이 상승하는 특성이 있어 고배율 집광형 태양광 발전 시스템에 가장 적합하다. Si 태양전지의 경우 100배 이하의 집광에서 사용하나, III-V 화합물 반도체 태양전지의 경우 500~1000배 정도의 고집광이 가능하다. 이러한 특성으로 III-V 화합물 반도체 태양전지 모듈 가격을 낮출 수 있고, 따라서 Si 태양전지 시스템과 비교하여 발전 단가 면에서 경쟁력을 확보할 수 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 소실을 최소화 하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬 연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지 제작이 가능하다. 이에 걸맞게 본연구에서는 화학기상증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAsP 나노선을 코어 쉘 구조로 성장하여 태양전지를 제작하였다. P-type Dopant로는 Disilane (Si2H6)을 전구체로 사용하였다. 또한 Benzocyclobutene (BCB) 폴리머를 이용하여 Dielectric을 형성하였고 Sputtering 방법으로 증착한 ZnO을 투명 전극으로 사용하여 나노선 끝부분과 실리콘 기판에 메탈 전극을 형성하였다. 이를 통해 제작한 태양전지는 솔라시뮬레이터로 측정했을때 최고 7%에 달하는 변환효율을 나타내었다.

• Electrical & Electronic Materials
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• v.9 no.5
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• pp.490-497
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• 1996

RF마그네트론 스파터링에 의한 $sSnO_2$ 박막을 증착한 결과 작동조건에 따라 표면에서 막손상이 발생하였는데, 이는 target에서 생성된 높은 에너지의 고속입자가 기판에서 직접 충돌로 일어나며, 마그네트론의 자계분포와도 관계된다. 또한 기판의 위치에 따라 박막의 전기적, 구조적 특성이 급격히 변하는데 본 논문은 중심자석의 세기와 RF power, 가스압력, 그리고 기판온도 등의 스파터링 작동조건을 변화시키면서 박막의 비손상을 검토하였고, 물성특성을 평가하였다. 실험결과로 부터 기판의 외축부에서 제작된 박막은 전반적으로 막손상이 없었고, 특히 target의 중심자석을 Cobalt로 설치하고 15 mTorr의 가스압력과 50 W의 RF power로 한 경우 가장 우수한 특성을 가진 박막을 얻을 수 있었다. 추가로 막손상을 방지하고자, 환원형의 masking glass를 target위에 설치하였는데, 고에너지 입자의 직접 충돌을 확실히 차단할 수 있었으며, 비저항율도 target의 부식부위 (erosion)에 대응하는 부분에서 100배 정도로 개선하였다.