• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.41 no.6
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• pp.25-31
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• 2004

In this paper, we introduce kinetic Monte Carlo (kMC) methods for simulating diffusion process in nano-scale device fabrication. At first, we review kMC theory and backgrounds and give a simple point defect diffusion process modeling in thermal annealing after ion (electron) implantation into Si crystalline substrate to help understand kinetic Monte Carlo methods. kMC is a kind of Monte Carlo but can simulate time evolution of diffusion process through Poisson probabilistic process. In kMC diffusion process, instead of. solving differential reaction-diffusion equations via conventional finite difference or element methods, it is based on a series of chemical reaction (between atoms and/or defects) or diffusion events according to event rates of all possible events. Every event has its own event rate and time evolution of semiconductor diffusion process is directly simulated. Those event rates can be derived either directly from molecular dynamics (MD) or first-principles (ab-initio) calculations, or from experimental data.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.34 no.11
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• pp.1721-1725
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• 2010

This paper reports the fabrication of geometry-controlled carbon microneedles by a backside exposure method and pyrolysis. The SU-8 microneedles are a polymer precursor in a carbonization process, which geometries such as base diameter, spacing, and aspect ratio can be controlled in a photolithography step. Using this fabrication method, highly reproducible carbon microneedles, which have high aspect ratios of more than 10 and very sharp nanotips, can be realized. The quartz surface with carbon microneedles becomes very hydrophilic and its wettability is adjusted by carrying out the silane treatment. In the carbon microneedle array ($3\;{\mu}m{\times}3\;{\mu}m$), the contact angle is extremly enhanced (${\sim}180^{\circ}$); this will be advantageous in developing low-drag microfluidics and labs-on-a-chip as well as in other bio-applications.

• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
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• v.1 no.1
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• pp.175-180
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• 2015

A facile soft chemical synthesis route is used to grow nano-buds of copper hydroxide [$Cu(OH)_2$] thin films on stainless steel substrate[SS]. Besides different chemical methods for synthesis of $Cu(OH)_2$ nanostructure, the chemical bath deposition (CBD) is attractive for its simplicity and environment friendly condition. The structural, morphological, and electro-chemical properties of $Cu(OH)_2$ thin films are studied by means of X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), field emission scanning electron microscopy (FESEM), cyclic voltammetry (CV) and galvanostatic charge-discharge (GCD) measurement techniques. The results showed that, facile chemical synthesis route allows to form the polycrystalline, granular nano-buds of $Cu(OH)_2$ thin films. The electrochemical properties of $Cu(OH)_2$ thin films are studied in an aqueous 1 M KOH electrolyte using cyclic voltammetry. The sample exhibited supercapacitive behavior with $340Fg^{-1}$ specific capacitance. Moreover, electrochemical capacitive measurements of $Cu(OH)_2/SS$ electrode exhibit a high specific energy and power density about ${\sim}83Wh\;kg^{-1}$ and ${\sim}3.1kW\;kg^{-1}$, respectively, at $1mA\;cm^{-2}$ current density. The superior electrochemical properties of copper hydroxide ($Cu(OH)_2/SS$) electrode with nano-buds like structure mutually improves pseudocapacitive performance. This work evokes scalable chemical synthesis with the enhanced supercapacitive performance of $Cu(OH)_2/SS$ electrode in energy storage devices.

• The Journal of the Acoustical Society of Korea
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• v.38 no.4
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• pp.459-466
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• 2019

When a laser pulse is irradiated on a CNT (Carbon Nanotube) and PDMS (Poly dimethylsiloxane) composite coated on a transparent PMMA (Poly methyl methacrylate) substrate, a strong ultrasonic wave is generated due to the thermoelastic effect. In this paper, the thermoacoustic theory related to the wave generation by the CNT/PDMS composite was established. The waveforms of ultrasonic waves when a laser pulse having a Gaussian waveform is irradiated on the composite with a thickness of $20{\mu}m$ were numerically simulated. From the results, it was confirmed that ultrasonic shock waves can be generated from the CNT/PDMS composite and the waveforms are changed little even if the physical properties of the composite are changed by ${\pm}20%$. It was found that the peak positive and negative pressures increase as the thermal expansion coefficient increases, or as density, heat capacity and sound speed decreased. However, those changes were not so sensitive with thermal conductivity. In addition, the physical properties of the CNT/PDMS composite fabricated in this study were estimated from the comparison of the measurement and simulation results.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.3
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• pp.40-50
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• 2023

Recently, the number of components of smartphones increases rapidly, while the PCB size continuously decreases. Therefore, 3D technology with a stacked PCB has been developed to improve component density in smartphone. For the s tacked PCB, it i s very important to obtain solder bonding quality between PCBs. We investigated the effects of the properties, thickness, and number of layers of interposer PCB and sub PCB on warpage of PCB through experimental and numerical analysis to improve the reliability of the stacked PCB. The warpage of the interposer PCB decreased as the thermal expansion coefficient (CTE) of the prepreg decreased, and decreased as the glass transition temperature (Tg) increased. However, if temperature is 240℃ or higher, the reduction of warpage is not large. As FR-5 was applied, the warpage decreased more compared to FR-4, and the higher the number and thickness of the prepreg, the lower the warpage. For sub PCB, the CTE was more important for warpage than Tg of the prepreg, and increase in prepreg thickness was more effective in reducing the warpage. The shear tests indicated that the dummy pad design increased bonding strength. The tumble tests indicated that crack occurrence rate was greatly reduced with the dummy pad.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.291-292
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• 2012

MOSFET 구조에서 metal oxide에 기반을 둔 게이트 유전체의 연구는 실리콘(Si)을 기반으로 한 반도체 발명이래로 가장 인상적인 발전을 이뤄 왔다. 이는 metal oxide의 높은 유전상수 특성이 $SiO_2$보다 우수하고, 유전체 박막의 두께 감소로 인한 전기적 특성 저하를 보완하기 때문이다. 특히 지난 10년 동안, Hafnium에 기반을 둔 $HfO_2$는 차세대 반도체용 유전 물질로 전기적 구조적 특성에 대한 연구가 활발히 진행되어왔다. 그러나 현재까지 $HfO_2$에 대한 nano-mechanical 특성 연구는 미미하여 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 Hf 및 $HfO_2$ 박막의 증착 및 열처리 조건을 다르게 하여 실험을 진행하였다. 시료는 rf magnetron sputter를 이용하여 Si 기판위에 Hafnium target으로 산소유량(4, 6 sccm)을 달리하여 증착하였고, 이후 furnace에서 400에서 $800^{\circ}C$까지 질소분위기에서 20분간 열처리를 실시하였다. 실험결과 산소 유량을 6 sccm으로 증착한 시료의 current density 성능이 모든 열처리 과정에서 증가하였다. Nano-indenter로 측정하고 Weibull distribution으로 정량적 계산을 한 경도 (Hardness)는 as-deposited 시료를 기준으로 $400^{\circ}C$에서는 감소했으나 온도가 높아질수록 증가하였다. 특히, $400^{\circ}C$ 열처리한 시료에서 산소농도에(4 sccm : 5.35 GPa, 6 sccm : 6.15 GPa)따른 두 시료간의 변화가 가장 두드러졌다. 반면에, 탄성계수 (Elastic modulus)는 산소농도 6 sccm을 넣고 증착된 시료들이 4 sccm을 넣고 증착한 시료보다 모두 높은 값을 나타냈다. 또한, $800^{\circ}C$ 열처리한 시료에서 산소농도에(4 sccm : 128.88 GPa, 6 sccm : 149.39 GPa)따라 표면의 탄성에 큰 차이가 있음을 확인하였다. 이는 증착된 $HfO_2$ 시료들이 비정질 상태에서 $HfO_2$로 결정화되는 과정에서 산소가 증가할수록 박막의 defect이 감소되기 때문으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.212-212
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• 2016

2차원 탄소나노재료인 그래핀은 우수한 물성으로 인하여 광범위한 분야로 응용이 가능할 것으로 예상되어 많은 주목을 받아왔다. 이러한 그래핀의 응용가능성을 실현시키기 위해서는 보다 손쉽고 신뢰할 수 있는 합성방법의 개발이 필요한 실정이다. 그래핀의 합성 방법들로 흑연을 물리적 및 화학적으로 박리하거나, 특정 결정표면 위에 방향성 성장의 흑연화를 통한 합성, 그리고 열화학기상증착법(Thermal chemical vapor deposition; T-CVD) 등의 합성방법들이 제기되었다. 이중 T-CVD법은 대면적으로 두께의 균일성이 높은 그래핀을 합성하기 위한 가장 적합한 방법으로 알려져 있다. 그러나 일반적으로 T-CVD공정은 원료 가스인 탄화수소가스를 효율적으로 분해하기 위하여 $1000^{\circ}C$부근의 온공정이 요구되며, 이는 산업적인 응용의 측면에서 그래핀의 접근성을 제한한다. 따라서 대면적으로 고품질의 그래핀을 저온합성 할 수 있는 공정의 개발은 필수적이다. 본 연구에서는, 플라즈마를 이용하여 원료가스를 효율적으로 분해함으로써 그래핀의 저온합성을 도모하였다. 퀄츠 튜브로 구성된 수평형 합성장치는 플라즈마 방전영역과 T-CVD 영역으로 구분되며, 방전되는 유도결합 플라즈마는 원료가스를 효율적으로 분해하는 역할을 한다. 합성을 위한 기판과 원료가스로는 각각 전자빔 증착법을 통하여 300nm 두께의 니켈 박막이 증착된 실리콘 웨이퍼와 메탄가스를 이용하였다. 저온합성공정의 변수로는 인가전력과 합성시간으로 설정하였으며, 공정변수의 영향을 확인함으로써 그래핀의 저온합성 메커니즘을 고찰하였다. 연구결과, 인가전력이 증가되고 합성시간이 길어짐에 따라 원료가스의 분해효율과 공급되는 탄소원자의 반응시간이 보장되어 그래핀의 합성온도가 저하가능함을 확인하였으며, $400^{\circ}C$에서 다층 그래핀이 합성됨을 확인하였다. 또한 플라즈마 변수의 보다 정밀한 제어를 통해 합성온도의 저온화와 그래핀의 결정성 향상이 가능할 것으로 예상된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.284-284
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• 2009

We have fabricated semiconductor nanocrystals using phase separation on flexible substrates for future application in QD-LEDs. The phase separation between the CdSe semiconductor nanocrystals and TPD organic underlayer can occur during the solvent drying, and the CdSe may rise towards the surface of the coated films, which is arranged into close packed array called self-assembly process. In this work, the polyethylene naphthalate (PEN) films of $200{\mu}m$ thickness was used as a flexible substrate, which was coated with indium tin oxide(ITO) as a transparent electrode of <$15{\Omega}/cm^2$. A number of solvents such as chloroform, toluene, and hexane was used and their coating properties were investigated using the spin coating process. The dispersion of both QD and TPD was rather poor in toluene and hexane and resulted in rougher surface and some aggregates. Meanwhile, the surface roughness of templates can be a very critical issue in the fabrication of QD-LED devices. Some experiments was performed to reduce the ~4nm surface roughness of the PEN films and It can be decreased to the minimum of ~0.7nm. Also discussed are the optical properties of semiconductor nanocrystals used in this phase separation and possible large area and continuous coating process for future application.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.149-149
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• 2016

투명전극인 Indium Tin Oxide (ITO)는 높은 투과도와 낮은 면저항을 가지지만 brittle한 성질로 유연성이 떨어져 플렉서블한 디바이스에 적용하기에는 어려움이 있다. 이를 해결하기 위해서 ITO를 대체할 수 있는 CNT, Graphene, AgNW, 전도성 고분자 투명전극이 연구되어지고 있다. 투명전극 중에서도 AgNW는 용액공정으로 제조 단가가 비교적 저렴하며, 높은 투과도와 전기전도 특성을 가지는 투명전극으로 주목받고 있는 차세대 투명전극이다. AgNW는 나노와이어가 네트워크를 형성하고 있어 높은 전도성과 광 투과도를 가지지만 내열성이 좋지 않아 $200^{\circ}C$ 이상의 온도에서 손상된다. 또한 흡습성의 고분자 물질로 둘러싸여 있기 때문에 내환경성이 좋지 않다는 단점이 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 AgNW전극에 플라즈마 처리를 통해서 $250^{\circ}C$ 까지 내열성을 향상시킬 수 있었으며 추가적으로 Overlayer를 형성하여 $300^{\circ}C$까지 열적 안전성을 확보하여 내열성을 향상시켰다. 습도 85%, 온도 $85^{\circ}C$에서 36일간 환경안정성테스트 결과, 기존 AgNW 전극은 저항이 164% 증가한 것에 비해 플라즈마 처리후 Overlayer를 형성한 AgNW는 49% 저항증가로 저항증가율이 3배 이상 감소하여 환경안정성이 향상된 것을 확인하였다. 이는 흡습성 고분자 물질이 플라즈마 처리에 의해 제거되고 Overlayer가 보호막 역할을 하여 산소와 반응하지 않았기 때문으로 판단된다. 플라즈마 처리와 Overlayer를 형성한 AgNW 전극을 적용하여 투명히터를 제작한 결과 유연 기판상 투명히터로 활용이 가능함을 확인하였고 내열성이 향상되어 높은 전압에서도 안정적인 구동을 보였다. 이를 투명히터 뿐만 아니라 다양한 디바이스에 적용한다면 보다 높은 효율을 기대할 수 있을 것이라 예상된다.

• Progress in Superconductivity
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• v.11 no.1
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• pp.47-51
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• 2009

For many large-scale applications of high-temperature superconducting materials, large critical current density ($J_c$) in high applied magnetic fields are required. A number of methods have been reported to introduce artificial pinning centers in $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ films for enhancement of their $J_c$. We studied the microstructures and characteristic of $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ films fabricated on $SrTiO_3$ (100) substrates with ZnO nanorods as pinning centers. Au catalyst nanoparticles were synthesized on STO substrates with self assembled monolayer to control the number of ZnO nanorods. The density of Au nanoparticles is approximately $240{\sim}260{\mu}m^{-2}$ with diameters of $41{\sim}49nm$. ZnO nanorods were grown on STO by hot-walled PLD with Au nanoparticles. Typical size of ZnO nanorod was around 179 nm in diameter and $2{\sim}6{\mu}m$ in length respectively. YBCO films deposited directly on STO substrates show the c-axis orientation, while YBCO films with ZnO nanorods exhibit any mixed phases without any typical crystal orientation.