• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.27 no.4
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• pp.83-89
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• 2020

For the past few decades, as part of efforts to protect the environment where fossil fuels, which have been a key energy resource for mankind, are becoming increasingly depleted and pollution due to industrial development, ecofriendly secondary batteries, hydrogen generating energy devices, energy storage systems, and many other new energy technologies are being developed. Among them, the lithium-ion battery (LIB) is considered to be a next-generation energy device suitable for application as a large-capacity battery and capable of industrial application due to its high energy density and long lifespan. However, considering the growing battery market such as eco-friendly electric vehicles and drones, it is expected that a large amount of battery waste will spill out from some point due to the end of life. In order to prepare for this situation, development of a process for recovering lithium and various valuable metals from waste batteries is required, and at the same time, a plan to recycle them is socially required. In this study, we introduce a nanoscale pattern transfer printing (NTP) process of Li2CO3, a representative anode material for lithium ion batteries, one of the strategic materials for recycling waste batteries. First, Li2CO3 powder was formed by pressing in a vacuum, and a 3-inch sputter target for very pure Li2CO3 thin film deposition was successfully produced through high-temperature sintering. The target was mounted on a sputtering device, and a well-ordered Li2CO3 line pattern with a width of 250 nm was successfully obtained on the Si substrate using the NTP process. In addition, based on the nTP method, the periodic Li2CO3 line patterns were formed on the surfaces of metal, glass, flexible polymer substrates, and even curved goggles. These results are expected to be applied to the thin films of various functional materials used in battery devices in the future, and is also expected to be particularly helpful in improving the performance of lithium-ion battery devices on various substrates.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.2
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• pp.152-161
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• 2006

In order to test the capacity of Si(5 5 12) as a potential template for nanowire fabrication, Bi/Si(5 5 12) system has been studied by STM. With Bi deposition, Si(5 5 12) has been transformed to Si(3 3 7) terrace. Initially Bi atoms selectively replace Si-dimers and Si-adatoms with Bi-dimers and Bi-adatoms, respectively. With extended Bi adsorption, Bi-dimers adsorb on the pre-adsorbed Bi-dimers and Bi-atoms. These dimers in the second layer form Bi-dimer pairs having relatively stable $p^3$ bonding, Finally, the Bi-dimer adsorbs on the Bi-dimers in the second layer and saturates. It can be deduced that both surface transformation to (3 3 7) and site-selective Bi adsorption are possible due to substrate-strain relaxation through inserting Bi atoms into subsurface of Si substrate.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.162-162
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• 2017

AlCrN 코팅은 높은 경도, 낮은 표면 조도 등의 상온에서의 우수한 기계적 특성 이외에 고온에서 안정한 합금상의 형성으로 인하여 우수한 내열성을 보이는 코팅이며, Si을 첨가하여 나노복합구조를 갖는 AlCrSiN 코팅은 고경도 특성을 나타내는 나노결정립과 고내열성을 나타내는 $Si_3N_4$ 비정질이 동시에 존재함으로써 뛰어난 고온 특성까지 보유하여 공구 코팅으로의 적용 가능성이 크다. 본 연구에서는, 가혹화된 공구사용 환경 대응 하는 더욱 우수한 내마모성 및 내열성을 보이는 코팅막을 개발하기 위해 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였다. 합성된 코팅의 구조 및 물성을 분석하기 위해 field emission scanning electron microscopy(FE-SEM), nano-indentation, atomic force microscopy(AFM) 및 ball-on-disk wear tester를 사용하였다. 내열성을 확인하기 위하여 코팅을 furnace에 넣어 500, 600, 700, 800, 900도에서 30분 동안 annealing한 후에 nano-indentation을 사용하여 경도를 측정을 하였다. 5:5, 7:3, 9:1의 두께 비율로 AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 합성하였으며 모든 코팅의 두께는 $3{\mu}m$로 제어되었다. AlCrN 코팅층의 두께가 증가할수록, 이중층 코팅의 경도 및 내마모성은 점차 향상되었지만 코팅의 밀착력은 감소하였다. 일반적으로 AlCrN 코팅은 상대적으로 높은 잔류응력을 갖고 있으므로, AlCrN 층의 두께비율이 증가함에 따라 코팅내의 잔류응력이 높아져 코팅의 경도는 증가하고 밀착특성은 낮아진 것으로 판단된다. AlCrSiN 상부층 공정시 기판 바이어스 전압을 -50 ~ -200V 로 증가시키면서 이중층 코팅을 합성하였다. XRD 분석 결과, 공정 바이어스 전압이 증가함에 따라 AlCrSiN 상부층은 점차 비정질화 되었고, 코팅의 경도와 표면 특성이 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 특성 향상은 높은 바이어스 인가가 이온 충돌효과의 증가를 야기시켰으, 이로 인해 치밀한 코팅층 합성에 의한 결과로 판단된다. AlCrN/AlCrSiN 이중층 코팅을 어닐링 한 후 경도 분석 결과, -150, -200V에서 합성한 코팅은 900도 이상에서 26GPa 이상의 높은 경도를 보인 것으로 보아 우수한 내열성을 갖는 것으로 확인 되었다. 이는 AlCrSiN 상부층의 높은 Si 함량 (11at.%) 으로 인한 충분한 $Si_3N_4$ 비정질상의 형성과, 고바이어스 인가로 인한 AlCrN 결정상과 $Si_3N_4$ 비정질상의 고른 분배가 코팅의 내열성을 향상시키는데 기여를 한 결과로 판단된다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2012.05a
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• pp.83-83
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• 2012

금속 실리사이드는 낮은 비저항, 실리콘과의 좋은 호환성 등으로 배선 contact 물질로 널리 연구되고 있다. 특히 $CoSi_2$는 선폭의 축소와 관계없이 일정하고 낮은 비저항과 열적 안정성이 우수한 특성 등으로 배선 contact 물질로 활발히 연구되고 있다. 금속 실리사이드를 실리콘 평면기판에 형성시키는 방법으로는 열처리를 통한 금속박막과 실리콘 기판 사이에 확산작용을 이용한 SALICIDE (self-algined silicide) 기술이 대표적이며 CoSi2도 이와 같은 방법으로 형성할 수 있다. Co 박막을 증착하는 방법에는 물리적 기상증착법 (PVD)과 유기금속 화학 증착법 등이 보고되어있지만 최근 급격하게 진행 중인 소자구조의 나노화 및 고 단차화에 따라 기존의 증착 기술은 낮은 단차 피복성으로 인하여 한계에 부딪힐 것으로 예상되고 있다. ALD(atomic layer deposition)는 뛰어난 단차 피복성을 가지고 원자단위 두께조절이 용이하여 나노 영역에서의 증착 방법으로 지대한 관심을 받고 있다. 앞선 연구에서 본 연구진은 CoCp2 전구체과 $NH_3$ plasma를 사용하여 Plasma enhanced ALD (PE-ALD)를 이용한 고 순도 저 저항 Co 박막 증착 공정을 개발 하고 이를 SALICIDE 공정에 적용하여 $CoSi_2$ 형성 연구를 보고한 바 있다. 하지만 이 연구에서 PE-ALD Co 박막은 플라즈마 고유의 성질로 인하여 단차 피복성의 한계를 보였다. 이번 연구에서 본 연구진은 Co(AMD)2 전구체와 $NH_3$, $H_2$, $NH_3$ plasma를 반응 기체로 사용하여 Thermal ALD(Th-ALD) Co 및 PE-ALD Co 박막을 증착 하였다. 고 단차 Co 박막의 증착을 위하여 Th-ALD 공정에 초점을 맞추어 Co 박막의 특성을 분석하였으며, Th-ALD 및 PE-ALD 공정으로 증착된 Co 박막의 단차를 비교하였다. 연구 결과 Th-ALD Co 박막은 95% 이상의 높은 단차 피복성을 가져 PE-ALD Co 박막의 단차 피복성에 비해 크게 향상되었음을 확인하였다. 추가적으로, Th-ALD Co 박막에 고 단차 박막의 증착이 가능한 Th-ALD Ru을 capping layer로 이용하여 CoSi2 형성을 확인하였고, 기존의 PVD Ti capping layer와 비교하였다. 이번 연구에서 Co 박막 및 $CoSi_2$ 의 특성 분석을 위하여 X선 반사율 분석법 (XRR), X선 광전자 분광법 (XPS), X선 회절 분석법 (XRD), 주사 전자 현미경 (SEM), 주사 투과 전자 현미경 (STEM) 등을 사용하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.1
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• pp.111-117
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• 2019

This study proposed the fabrication and deposition of high purity crystalline $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles. Morphological properties of $core-TiO_2$ and coated $shell-Al_2O_3$ were confirmed by transmission electron microscope (TEM) and transmission electron microscope - energy dispersive spectroscopy (TEM-EDS). The electrical properties of the prepared $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles were evaluated by applying them to a working electrode of a Dye-Sensitized Solar Cell (DSSC). The particle size, growth rate and the main crystal structure of $core-TiO_2$ were analyzed through dynamic light scattering system (DLS), scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). The $core-TiO_2$, which has a particle size of 17.1 nm, a thin film thickness of $20.1{\mu}m$ and a main crystal structure of anatase, shows higher electrical efficiency than the conventional paste-based dye-sensitized solar cell (DSSC). In addition, the energy conversion efficiency (6.28%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the $core-TiO_2/shell-Al_2O_3$ nanoparticles selectively controlled to the working electrode is 26.1% higher than the energy conversion efficiency (4.99%) of the dye-sensitized solar cell (DSSC) using the conventional paste method.

• 전자공학회논문지 IE
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• v.44 no.2
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• pp.26-31
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• 2007

A surface treatment was performed after the screen printing of a carbon nanotube paste for obtaining the carbon nanotube field emission array(CNT FEA) on the soda-lime glass substrate. In this experiment, Ar ion bombardment was applied as an effective surface treatment method. After making a cathode electrode on the glass substrate, photo sensitive CNT paste was screen-printed, and then back-side was exposure by uv light. Then, the exposed CNT paste was selectively remained by development. After post-baking, the remained CNT paste was bombarded by accelerated Ar ions for removing some binders and exposing only CNTs. As results, the field emission characteristics were strongly depended on the accelerating energy. At 100 eV, the emission was highest and as the acceleration energy increases more then 100 eV, the emission decreased. This was due to the removal of CNT itself as well as binders.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.28 no.1
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• pp.14-20
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• 2018

Lead zinc niobate (PZN) added lead zirconate titanate (PZT) thick films with thickness of $5{\sim}10{\mu}m$ were fabricated on silicon and sapphire substrates using aerosol deposition method. The contents of PZN were varied from 0 %, 20 % and 40 %. The initial particles (PZT, 2PZN-8PZT, 4PZN-6PZT) had irregular shape and submicron sizes. The as-deposited film had fairly dense microstructure without any crack, and showed only a perovskite single phase formed with nano-sized grains. The as-deposited films on silicon were annealed at the temperatures of $700^{\circ}C$, and the films deposited on sapphire were annealed at $900^{\circ}C$ in the electrical furnace. The effects of PZN addition on the microstructural evolution were observed using by FE-SEM and HR-TEM.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.475-475
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• 2013

Cuprous oxide ($Cu_2O$)는 밴드갭이 2.17 eV p-type 산화물 반도체로써 태양에너지 변환기, photocatalysis (광촉매작용), 센서, 스위칭 메모리 등 응용이 다양한 재료이다. 산화물 반도체의 기본 특성은 나노/마이크로 범위 안에서 재료의 표면형태, 크기, 구조와 형상 공간방향등에 크게 영향을 받는다. 그렇기 때문에 원하는 $Cu_2O$ 특성을 얻기 위해서 성장 거동을 아는 것은 매우 중요하다. RF 마그네트론 스퍼터법으로 rod 성장 사례는 잘 알려지지 않았다. 그래서 RF 마그네트론 스퍼터법 $Cu_2O$ rod 형성 실험을 통하여 $Cu_2O$ 형성과 성장 거동을 알아보았다. RF 마그네트론 스퍼터법으로 $Cu_2O$ rod를 glass 기판 위에 Cu metal target을 이용하여 형성시켰다. $Cu_2O$ rod 합성을 위해 기판온도 및 산소분압 O2/(Ar+O2)=3%, 5%, 7% 증착시간 등을 변화시켜 실험하였다. 성장된 rod의 분석은 XRD, SEM으로 확인하였다. 성장 거동은 증착온도와 증착시간에 차이를 보였다. 증착온도 $550^{\circ}C$에서 rod가 생성되는 것을 관찰하였다. 증착시간이 길어질수록 rod 길이가 길어지고 일정 시간이 지나면 rod의 길이 성장보다는 두께(폭)가 성장하는 것을 확인하였다. 증착온도 $550^{\circ}C$ 그리고 산소분압 3%, 5%, 7% 조건에서 rod 합성 실험을 하였을 때 3%, 5% 조건에서 rod의 성장을 확인하였다. 이때 3%, 5% 산소분압에 따라 rod의 모양이 변화하였다. 하지만 7% 조건에서는 rod가 성장하지 않았다. 이유는 3%, 5%에서는 Cu metal peak을 확인하였지만, 7% 조건에서는 Cu metal peak이 없었다. 이로부터 Cu metal이 $Cu_2O$ rod 생성에 영향을 미치는 중요한 요소임을 예상할 수 있었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.4
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• pp.387-394
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• 2006

In this study, the effect of using a neutral beam formed by low-angle forward reflection of a reactive ion beam on aspect-ratio-dependent etching (ARDE) has been investigated. When a SF6 Inductively Coupled Plasma and $SF_6$ ion beam etching are used to etch poly-Si, ARDE is observed and the etching of poly-Si on $SiO_2$ shows a higher ARDE effect than the etching of poly-Si on Si. However, by using neutral beam etching with neutral beam directionality higher than 70 %, ARDE during poly-Si etching by $SF_6$ can be effectively removed, regardless of the sample conditions. The mechanism for the removal of ARDE via a directional neutral beam has been demonstrated through a computer simulation of different nanoscale features by using the two-dimensional XOOPIC code and the TRIM code.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.47 no.1
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• pp.1-5
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• 2010

In this paper, we directly compare the program efficiency of conventional channel hot electron (CHE) injection methods and a novel hot electron injection methods using substrate forward biases in our silicon-oxide-nitride-oxide-silicon (SONOS) cell. Compared with conventional CHE injection methods, the proposed injection method showed improved program efficiency including faster program operation at lower bias voltages as well as localized trapping features for multi-bit operation with a threshold voltage difference of 1 V at between the forward and reverse read. This program method is expected to be useful and widely applied for future nano-scale multi-bit SONOS memories.