• Journal of Powder Materials
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• v.22 no.5
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• pp.331-336
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• 2015

We report on the succesful fabrication of ZnO nanorod (NR)-based robust piezoelectric nanogenerators (PNGs) by using Cu foil substrate. The ZnO NRs are successfully grown on the Cu foil substrate by using all solution based method, a two step hydrothermal synthesis. The ZnO NRs are grown along c-axis well with an average diameter of 75~80 nm and length of $1{\sim}1.5{\mu}m$. The ZnO NRs showed abnormal photoluminescence specrta which is attributed from surface plasmon resonance assistant enhancement at specific wavelength. The PNGs on the SUS substrates show typical piezoelectric output performance which showing a frequency dependent voltage enhancement and polarity dependent charging and discharging characteristics. The output voltage range is 0.79~2.28 V with variation of input strain frequency of 1.8~3.9 Hz. The PNG on Cu foil shows reliable output performance even at the operation over 200 times without showing degradation of output voltage. The current output from the PNG is $0.7{\mu}A/cm^2$ which is a typical out-put range from the ZnO NR-based PNGs. These performance enhancement is attributed from the high flexibility, high electrical conductivity and excellent heat dissipation properties of the Cu foil as a substrate.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2004.11a
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• pp.147-150
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• 2004

Back gate가 있는 $SiO_2$ 기판에 SWCNT(Single Walled Carbon Nanotube) 분산액을 도포하여 SWCNT 네트워크를 형성하였다. 금선을 shadow mask로 사용하여 $10{\mu}m$ 간격의 2단자 금 전극을 열 증착을 통해 형성하였다. 현미경 포토리소그래피를 통하여 시료의 가장자리를 Photoresist로 남겨두어 시료 가장자리의 나노튜브를 통한 단락을 방지하였다. 전류-전압 특성, 게이트 특성과 온도 의존성은 DAQ(Data Aquisition) 보드와 Keithley 2400을 사용하여 측정하였고, Labview 기반 프로그램을 통해 제어하였다. 음의 게이트 전압에서의 저항 감소를 관측함으로써 네트워크 상태에서의 게이트 의존성이 P 형 반도체 성질을 보여줌을 알 수 있었으며, 온도가 올라감에 따라 저항이 지수 함수적으로 증가하는 것으로부터 네트워크의 온도 의존성이 금속성 온도 의존성을 가지는 것을 확인하였다.

• Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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• v.12 no.5
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• pp.16-22
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• 2013

A two-dimensional photonic crystal structure was investigated using a roll-to-roll nanoreplication and physical vapor deposition processes for the inexpensive enhanced fluorescence substrate which is not sensitive to the polarization directions of excitation light source. An 8 inch silicon master having nano dot array with a diameter of 200 nm, a height of 100 nm and a pitch of 400 nm was prepared by KrF laser scanning lithography and reactive ion etching processes. A flexible polymer mold was fabricated by flat type UV replication process and a deposition of 10 nm nickel layer as an anti-adhesion layer. A roll mold was prepared by warping the flexible polymer mold on an aluminum roll base and a roll-to-roll UV replication process was carried out using the roll mold. After the deposition of ~ 100 nm $TiO_2$ layer on the replicated nano dot array, a 2 dimensional photonic crystal structure was realized with a resonance wavelength of 635 nm for both p- and s-polarized light sources.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.438-438
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• 2012

은(Ag) 또는 금(Au) 입자를 촉매로 이용하여 습식식각을 통해 선택적으로 짧은 시간동안 단결정 실리콘 웨이퍼의 표면을 텍스쳐링하여 반사방지막 특성을 효과적으로 얻을 수 있다. 일반적으로 금속입자는 주로 금속 이온이 포함된 용액이나, 전기증착법을 통해서 실리콘 웨이퍼 표면에 형성시켰지만, 금속입자의 크기와 분포를 조절하기 어려웠다. 하지만, 최근 진공장비를 이용하여 열증발증착법(thermal evaporation)과 급속열처리법(rapid thermal annealing)을 통해서 금속입자를 대면적으로 크기와 분포를 균일하게 조절할 수 있다. 이러한 현상은 열적 비젖음(thermal dewetting) 현상에 의해 실리콘 표면위에 증착된 금속 박막으로부터 나노입자로 형성할 수 있다. 본 연구에서는 실리콘 (100)기판위에 다양한 크기의 은 또는 금 나노입자를 형성시켜 식각용액에 짧은 시간동안 담그어 식각하여, 텍스쳐링 효과와 반사방지(antireflection) 특성을 분석하였다. 실험을 위해 각각 은 또는 금 박막을 열증발증착법을 이용하여 ~3-8 nm의 두께로 형성시켰으며, 급속가열장치를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 5분 동안 열처리하였다. 그리고 탈이온수(de-ionized water)에 불화수소와 과산화수소가 혼합된 식각용액에 1-5분 동안 습식식각을 하였다. 각각의 텍스쳐링 된 샘플의 식각의 상태와 깊이를 관찰하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 측정하였으며, UV-vis-NIR spectrophotometer를 이용하여 300 nm에서 1,200 nm의 반사특성을 분석하였다. 또한 RCWA (rigorous coupled wave analysis) 시뮬레이션을 이용하여 텍스쳐링 된 기하학적구조에 대하여 반사방지막 특성을 이론적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.89.1-89.1
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• 2012

실리콘 반도체의 Ultra large scale integration (ULSI) 기술 및 소자의 나노스케일화에 따라 배선 금속 물질로 사용하던 알루미늄 보다 낮은 비저항을 가지면서 금속의 전자이동효과에 잘 견딜 수 있는 차세대 배선 물질로서 구리가 큰 주목을 받고 있다. 하지만 구리의 경우, 높은 확산성을 가지기 때문에 열처리 과정에서 구리 실리사이드가 형성되는 등 소자의 신뢰성 및 성능을 감소시키므로, 이를 방지하기 위한 확산 방지막이 필요하다. IC의 배선에서 사용되는 기존의 확산 방지막은 Ta, TaN, TiN, TiW, TaSiN 등으로, 대부분 금속으로 이루어져 있기 때문에 증착 장비를 이용하여 두께를 조절하는 기술, 박막의 질을 최적화 하는 과정이 필요하며, 증착 과정 중에서 불순물이 함께 증착되거나 실리사이드가 형성되는 등의 단점을 가진다. 구리 기반의 배선 물질에서 문제될 수 있는 또 한가지의 이슈는 소자의 나노스케일화에 따른 배선 선폭의 감소로 인하여 확산 방지막 두께 또한 감소되어야 하는 것으로서, 확산 방지막의 두께가 감소함에 따른 방지막의 균일성 감소, 연속성 등이 큰 문제로 작용할 수 있어 이를 해결하기 위한 새로운 기술 또는 새로운 확산 방지막 물질의 개발이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 구리/실리콘 구조에서 금속의 실리콘 박막 내로의 확산 및 실리사이드 형성을 방지하기 위하여 그래핀을 확산 보호막으로서 사용하였다. 그래핀은 화학기상증착법을 이용하여 한 겹에서 수 겹으로 성장되었으며, PMMA 물질을 이용하여 실리콘 기판에 전사되었다. 구리/그래핀/실리콘 구조의 샘플을 500 ~ 800도의 온도 범위에서 열처리 하였고, 구리 실리사이드 형성 여부를 XRD로 분석하였다. 또한 TEM 분석을 통해 구리 실리사이드의 형성 모양을 관측하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.38.2-38.2
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• 2009

마이크로노즐은 우주공간에서 인공위성의 자세를 바로잡는 데 필요한 마이크로 로켓에 들어가는 필수적인 부품이다. 마이크로 노즐은 또한 나노입자 적층 시스템(nano-particle deposition system, NPDS)에 들어갈 수 있다. NPDS는 세라믹 또는 금속 나노분말 입자를 노즐을 통해 초음속으로 가속시킨 뒤 상온에서 이를 기판에 적층시키는 새로운 시스템이다. 본 연구의 목표는 NPDS에 쓰이는 노즐을 일반적인 반도체 공정을 이용하여 마이크론 스케일의 목을 갖도록 한 마이크로노즐을 제작하는 데 있다. 보쉬 공정은 이러한 마이크로노즐을 제작하는데 필수적인 공정으로, 유도결합플라즈마를 이용해 실리콘 웨이퍼를 식각시키는 기술을 말한다. 보쉬 공정에 사용되는 플라즈마 기체는 $SF_6$와 $C_4F_8$인데, 이 두 가지 기체를 번갈아가면서 사용하여 실리콘 웨이퍼를 이방성 식각하는 것이 그 특징이다. 보쉬 공정에는 다양한 변수가 존재하며 이를 적절히 통제하면 마이크로노즐에 적합한 프로파일을 실리콘 웨이퍼 내에 형성시킬 수 있다. 본 연구에서는 보쉬 공정을 이용하여 3차원 마이크로 노즐을 제작하였다. 기존에 반응성이온식각(deep reactive ion etching, DRIE) 공정을 통해 마이크로노즐을 제작한 사례가 많이 보고되었지만 이들은 모두 2차원적으로 마이크로노즐을 제작하였다. 2차원적으로 제작한 마이크로노즐은 마이크로 로켓에 주로 사용되었지만, 초음속으로 가속된 분말이 노즐의 형상으로 인한 유체 흐름의 불안정성 때문에 NPDS에서는 오래도록 사용할 수 없다는 문제점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 마이크로노즐을 3차원 형상으로 제작함으로써 이러한 문제점을 해결하고자 하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.185-185
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• 2010

유기물과 무기물이 혼합된 나노 복합재료는 저전력 동작을 요구하는 휘어짐이 가능한 차세대 전자소자 응용에 대단히 유용한 소재이다. 간단하고 저렴한 제조 공정과 휘어짐이 가능한 유기물과 무기물이 혼합된 나노 복합재료를 사용한 비휘발성 메모리 소자의 제작과 전기적 특성은 연구되었다. 최근에 간단한 방법으로 고집적화된 휘어짐이 가능한 유기 쌍안정성 소자의 제작에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 유기 쌍안정 소자의 기억 메커니즘에 대한 연구는 비교적 적게 연구되었다. 유기 쌍안정성 소자의 기억 메커니즘에 대한 연구는 효율과 신뢰성을 증진하기 위하여 대단히 중요하다. 본 연구에서는 polymethyl methacrylate (PMMA) 층에 콜로이드 ZnO 양자점을 혼합하여 제작한 유기 쌍안정성 소자의 전기적 성질과 기억 메커니즘에 대한 것을 연구하였다. 본 연구에 사용된 콜로이드 ZnO 양자점은 dimethylformamide를 사용한 환원법을 이용하여 제작하였다. 소자를 제작하기 위하여 PMMA에 대한 콜로이드 ZnO 양자점의 조성비가 1.5 wt% 가 되도록 dimethylformamide에 녹여 혼합한 용액을 하부 전극인 ITO가 증착된 유리기판위에 스핀코팅 방법을 이용하여 박막을 형성하였다. 콜로이드 ZnO 양자점을 포함한 PMMA 박막위에 상부전극으로 Al을 증착하였다. 복합 소재에 대한 투과 전자 현미경 상은 콜로이드 ZnO 양자점이 PMMA 층 안에 형성되어 있음을 보여주었다. 측정된 전류-전압(I-V) 특성은 쌍안정성 특성을 나타내었으며 이 결과는 콜로이드 ZnO 양자점에서 전하 포획, 저장과 방출 과정에 의한 것이다. 콜로이드 ZnO 양자점을 포함한 PMMA 박막을 저장 영역으로 사용한 유기 쌍안정성 소자의 I-V 측정결과를 바탕으로 전하 수송 모델과 전자적 구조를 사용하여 기억 메커니즘을 논하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.293.1-293.1
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• 2013

탄소나노튜브(carbon nanotubes; CNTs)는 우수한 물성으로 인하여 전자소자, 에너지 저장매체, 투명전도막, 복합재료 등 매우 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 예측되고 있으며, 더욱이 이러한 특성은 구조변형, 화학적 도핑뿐만 아니라 표면처리를 통해서 제어가 가능하다고 알려져 있다. 이를 위해 기존에는 열처리를 통하여 CNTs를 표면처리한 결과들이 보고되었으나, 고온에서 장시간의 공정이 요구되는 열처리 공정의 단점을 보완하기 위하여 플라즈마 처리를 통해 상온에서 단시간의 공정으로 CNTs를 표면처리하는 방법이 제시되었다. 특히 최근에는, 향후 산업적 응용을 목적으로 종래의 진공 환경에서 벗어나 대기압 연속공정 개발을 위한 대기압 플라즈마 기반의 표면처리 공정에 대하여 관심이 집중되고 있는 상황이다. 본 연구에서는 대기압에서 플라즈마를 안정적으로 방전 및 유지 할 수 있는 플라즈마 토치 시스템을 구축하였고, 이를 이용하여 수직배향 CNTs를 표면 처리함으로써 그 영향을 살펴보았다. CNTs는 $SiO_2$ 웨이퍼 위에 증착한 철 촉매를 이용하여 $750^{\circ}C$에서 수직배향 합성하였으며, 원료가스로는 아세틸렌을 사용하였다. 대기압 플라즈마 장치의 경우 고전압 교류 전원장치를 이용하여 토치타입으로 제작하였다. 플라즈마는 아르곤과 질소가스를 시용하여 방전하고, 기판과의 거리 및 처리시간을 변수로 CNTs를 표면처리하였다. 플라즈마 처리 전후 접촉각 측정을 통하여 소수성이었던 CNTs 표면이 친수성으로 변화하는 것을 확인하였다. 또한 Raman 분석을 통하여 대기압 플라즈마의 처리조건에 따른 CNTs 의 구조적 결함 발생 정도를 정량화 시킬 수 있었다. 이를 통하여 대기압 플라즈마를 이용할 경우, CNTs의 구조적 손상을 최소화 하면서 효율적으로 표면특성을 변화시킬 수 있는 처리조건을 도출하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.29 no.1
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• pp.59-64
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• 2019

This study investigates the optical characteristics of InGaN multiple quantum wells(MQWs) light emitting diodes(LEDs) on planar sapphire substrates(PSSs), nano-sized PSS(NPSS) and micro-sized PSS(MPSS). We obtain the results as the patterning size of the sapphire substrates approach the nanometer scale: The light from the back side of the device increases and the total light extraction becomes larger than the MPSS- and planar-LEDs. The experiment is conducted by Monte Carlo ray-tracing, which is regarded as one of the most suitable ways to simulate light propagation in LEDs. The results show fine consistency between simulation and measurement of the samples with different sized patterned substrates. Notably, light from the back side becomes larger in the NPSS LEDs. We strongly propose that the increase in the light intensity of NPSS LEDs is due to an abnormal optical distribution, which indicates an increase of extraction probability through NPSS.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.29 no.11
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• pp.670-676
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• 2019

We study substrate support structures and materials to improve uptime and shorten preventive maintenance cycles for chemical vapor deposition equipment. In order to improve the rolling of the substrate support, the bushing device adopts a ball transfer method in which a large ball and a small ball are mixed. When the main transfer ball of the bushing part of the substrate support contacts the substrate support, the small ball also rotates simultaneously with the rotation of the main ball, minimizing the resistance that can be generated during the vertical movement of the substrate support. As a result of the improvement, the glass substrate breakage rate is reduced by more than 90 ~ 95 %, and the equipment preventive maintenance and board support replacement cycles are extended four times or more, from once a month to more than four months, and the equipment uptime is at least 15 % improved. This study proposes an optimization method for substrate support structure and material improvement of chemical vapor deposition equipment.