• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.388.2-388.2
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• 2014

최근 그래핀 연구와 더불어 2차원 구조의 나노소재에 대한 관심이 급증하면서 육각형의 질화붕소(hexagonal boron nitride; h-BN) 박막(nanosheet) [1]이나 붕소 탄화질화물(boron caronitride; BCN) 박막 [2,3]와 같은 2차원 구조체에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 BCN은 반금속(semimetal)인 흑연(graphite)과 절연체인 h-BN이 결합된 박막으로 원소의 구성 비율에 따라 전기적 특성을 제어할 수 있다는 장점이 있다. 따라서 다양한 나노소자로의 응용을 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 폴리스틸렌(polystyrene, PS)과 보레인 암모니아(borane ammonia)를 고체 소스로 이용하여 열화학기상증착법을 이용하여 BCN 박막를 SiO2 기판 위에 직접 합성하였다. SEM과 AFM 관측을 통해 합성된 BCN 박막을 확인하였으며, RMS roughness가 0.5~2.6 nm로 매우 낮은 것을 확인하였다. 합성과정에서 PS의 양을 조절하여 BCN 박막의 탄소의 밀도를 성공적으로 제어하였으며, 이에 따라 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 또한 합성온도 변화에 따른 BCN 박막의 전기적인 특성이 제어되는 양상을 확인하였다. 추가적으로 같은 방법을 이용하여 BCN 박막을 Ni 위에서 합성하여 SiO2 기판위에 전사 하였다. 합성된 BCN 박막의 구조적 특징과 화학적 조성 및 결합 상태를 투과전자현미경(transmission electron microscopy), X-선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 조사하였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.16 no.5
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• pp.366-370
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• 2007

Nano-scopic holes which are distributed densely and uniformly were fabricated on $SiO_2$ surface. Self-assembling resists were used to produce a layer of uniformly distributed parallel poly methyl methacrylate (PMMA) cylinders in a polystyrene (PS) matrix. The PMMA cylinders were degraded and removed by acetic acid rinsing. Subsequently, PS nanotemplates were fabricated. The patterned holes of PS template were approximately $8{\sim}30\;nm$ wide, 40 nm deep, and 60 nm apart. The porous PS template was used as a dry etching mask to transfer the pattern of PS template into the silicon oxide thin film during reactive ion etching (RIE) process. The sizes of the patterned holes on $SiO_2$ layer were $9{\sim}33\;nm$. After pattern transfer by RIE, uniformly distributed holes of which size were in the range of $6{\sim}22\;nm$ were fabricated on Si substrate. Sizes of the patterned holes were controllable by PMMA molecular weight.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.9
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• pp.502-507
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• 2016

Vanadium dioxide, $VO_2$, is a thermochromic material that exhibits a reversible metal-insulator phase transition at $68^{\circ}C$, which accompanies rapid changes in the optical and electronic properties. To decrease the transition temperature around room temperature, a number of studies have been performed. The phase transition temperature of 1D nanowire $VO_2$ with a 100 nm diameter was reported to be approximately $29^{\circ}C$. In this study, 1D or 2D nanostructured $VO_2$ was grown using the vapor transport method. Vanadium dioxide has a different morphology with the same growth conditions for different substrates. The 1D nanowires $VO_2$ were grown on a Si substrate ($Si{\setminus}SiO_2$(300 nm), whereas the 2D & 3D nanostructured $VO_2$ were grown on an exfoliated graphene nanosheet. The crystallographic properties of the 1D or 2D & 3D nanostructured $VO_2$, which were grown by thermal CVD, and exfoliated-transferred graphene nanosheets on a Si wafer which was used as substrate for the vanadium oxide nanostructures, were analyzed by Raman spectroscopy. The as-grown vanadium oxide nanostructures have a $VO_2$ phase, which are confirmed by Raman spectroscopy.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.45 no.2
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• pp.149-154
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• 2007

Nanoimprint lithography (NIL) is useful technique because of its low cost and high throughput capability for the fabrication of sub-micrometer patterns which has potential applications in micro-optics, magnetic memory devices, bio sensors, and photonic crystals. Usually, a chemical surface treatment of the stamp is needed to ensure a clean release after imprinting and to protect the expensive original master against contamination. Meanwhile, adhesion promoter between resin and substrate is also important in the nanoscale pattern. In this work, we have investigated the effect of surface treatment using silane coupling agent as release layer and adhesion promoter for UV-Nanoimprint lithography. Uniform SAM (self-assembled monolayer) could be fabricated by vapor deposition method. Vapor phase process eliminates the use of organic solvents and greatly simplifies the handling of the sample. It was also proven that 3-acryloxypropyl methyl dichlorosilane (APMDS) could strongly improve the adhesion force between resin and substrate compared with common planarization layer such as DUV-30J or oxygen plasma treatment.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.404-404
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• 2012

저차원계 탄소 동소체는 특유의 구조에서 기인하는 우수한 물리적 성질로 인해 각광받고 있는 물질이다. 탄소원자가 육각형 격자 모양을 지닌 2차원계 물질인 그래핀(graphene)은 뛰어난 전기적, 물리적, 광학적 성질로 인해 전계효과 트랜지스터(field effect transistors), 투명전극(transparent electrodes), 에너지 저장체, 복합체, 화학/바이오 센서 등 다양한 분야에서 활용을 위한 연구가 진행되고 있다. 또한 그래핀이 튜브형태로 말려있는 1차원계 물질인 탄소나노튜브(carbon nanotube)의 전기적, 열적, 기계적 성질은 이를 전계방출 디스플레이(field emission display), 전도성 플라스틱, 가스 저장체, 슈퍼 커패시터 등에 적용가능하게 한다. 최근 2차원계 물질인 그래핀과 1차원계 물질인 탄소나노튜브의 장점을 극대화하기 위한 복합 나노 구조에 대한 다양한 연구가 진행되고 있는 추세이다[1-5]. 본 연구에서 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조의 제작은 다음과 같이 진행되었다. 우선 열 화학기상증착법(thermal chemical vapor deposition)을 이용하여 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀은 메타크릴산메탈 수지(polymetylmethacrylate; PMMA)를 이용한 전사(transfer)방법을 이용하여 원하는 기판에 위치시키고, 직류 마그네트론 스퍼터링(DC magnetron sputtering)을 이용하여 탄소나노튜브의 합성을 위한 촉매층을 증착하였다. 이후 열 화학기상증착법을 이용하여 그래핀 위에 탄소나노튜브를 합성함으로써 그래핀-탄소나노튜브 혼성 구조를 제작하였다. 합성된 그래핀-탄소나노튜브의 구조적 특징은 주사 전자 현미경(scanning electron microscopy)을 통해 확인하였고, 촉매의 표면 형상 및 화학적 상태는 원자힘 현미경(atomic force microscopy)과 X선 광전자 분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)을 통해 확인하였다. 또한 제작된 그래핀-탄소나노튜브의 전기적 특성 측정을 통해 나노전자소자로의 응용가능성을 조사하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.2
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• pp.60-64
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• 2023

In this study, the electrical contact resistance characteristics between graphene and metals, which is one of important factors for the performance of graphene-based devices, were compared. High-quality graphene was synthesized by chemical vapor deposition (CVD) method, and Al, Cu, Ni, and Ti as electrode materials were deposited on the graphene surface with equal thickness of 50 nm. The contact resistances of graphene transferred to SiO₂/Si substrates and metals were measured by the transfer length method (TLM), and the average contact resistances of Al, Cu, Ni, and Ti were found to be 345 Ω, 553 Ω, 110 Ω, and 174 Ω, respectively. It was found that Ni and Ti, which form chemical bonds with graphene, have relatively lower contact resistances compared to Al and Cu, which have physical adsorption properties. The results of this study on the electrical properties between graphene and metals are expected to contribute to the realization of high-performance graphene-based devices including electronics, optoelectronic devices, and sensors by forming low contact resistance with electrodes.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.19 no.9
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• pp.536-542
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• 2018

Tin dioxide, $SnO_2$, is a well-known n-type semiconductor that shows change in resistance in the presence of gas molecules, such as $H_2$, CO, and $CO_2$. Considerable research has been done on $SnO_2$ semiconductors for gas sensor applications due to their noble property. The nanomaterials exhibit a high surface to volume ratio, which means it has an advantage in the sensing of gas molecules. In this study, SnO nanoplatelets were grown densely on Si substrates using a thermal CVD process. The SnO nanostructures grown by the vapor transport method were post annealed to a $SnO_2$ phase by thermal CVD in an oxygen atmosphere at $830^{\circ}C$ and $1030^{\circ}C$. The pressure of the furnace chamber was maintained at 4.2 Torr. The crystallographic properties of the post-annealed SnO nanostructures were investigated by Raman spectroscopy and XRD. The change in morphology was confirmed by scanning electron microscopy. As a result, the SnO nanostructures were transformed to a $SnO_2$ phase by a post-annealing process.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.11 no.5
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• pp.323-329
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• 2000

In this study we have calculated an ideal complex refractive index of a TiN trim used in a layer of anl1reilecnon (I\R) coatmg, [air$ISiO_2ITiNIglass$] in the visible. Also we simulated the rellectance of lwo-layer AR coating by varying the thicknesses of TiN and $SiO_2$ layers, respecl1vely. The simolation results show that we can controllhe lowest reflectance and AR band of tile AR coating. The TIN fihns were fabricated by a RF magnetron sputtering apparalus. The chemical, structural and electrical properties of TiN fih11S were inveshgated by the Rutherford backscattering spech'oscopy (RBS), atomic force microscope (AFM) and 4-point probe. The optical properlies were inve,tigated by the spectrophotometer and vanable angle spectroscopic ellipsometer (VASE). The smface roughness of TiN flhns \vas $9~10\AA$. TIle resistivity of TiN films was TEX>$360~730\mu$\Omega $ cm. The ,toichlOllletry of TiN film was 1'1: O:N = I: 0.65 :0.95 and ilic oxygen wa~ found on ilie smface. With these experimental and simu]al1on resulLs, we deposited duo: two-layer AR coating, [air$ISiO_2ITiNIglass$] and the refleClance was under 0.5% ill the regIOn of 440-650 run. 0 run.