• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.257-257
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• 2016

최근에 메모리의 초고속화, 고집적화 및 초절전화가 요구되면서 resistive random access memory (ReRAM), ferroelectric RAM (FeRAM), phase change RAM (PRAM)등과 같은 차세대 메모리 기술이 활발히 연구되고 있다. 다양한 메모리 중에서 특히 resistive random access memory (ReRAM)는 빠른 동작 속도, 낮은 동작 전압, 대용량화와 비휘발성 등의 장점을 가진다. ReRAM 소자는 절연막의 저항 스위칭(resistance switching) 현상을 이용하여 동작하기 때문에 SiOx, AlOx, TaOx, ZrOx, NiOx, TiOx, 그리고 HfOx 등과 같은 금속 산화물에 대한 연구들이 활발하게 이루어지고 있다. 이와 같이 다양한 산화물 중에서 AlOx는 ReRAM의 절연막으로 적용되었을 때, 우수한 저항변화특성과 안정성을 가진다. 하지만, AlOx 박막을 형성하기 위하여 기존에 많이 사용되어지던 PVD (physical vapour deposition) 또는 CVD (chemical vapour deposition) 방법에서는 두께가 균일하고 막질이 우수한 박막을 얻을 수 있지만 고가의 진공장비 사용 및 대면적 공정이 곤란하다는 문제점이 있다. 한편, 용액 공정 방법은 공정과정이 간단하여 경제적이고 대면적화가 가능하며 저온에서 공정이 이루어지는 장점으로 많은 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 sputtering 방법과 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서 메모리 특성을 비교 및 평가하였다. 먼저, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 SiO2 300 nm를 성장시킨 후, electron beam evaporation으로 하부 전극을 형성하기 위하여 Ti와 Pt를 각각 10 nm와 100 nm의 두께로 증착하였다. 이후, 제작된 AlOx 용액을 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30 초의 조건으로 증착하였다. Solvent 및 불순물 제거를 위하여 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였고, 상부 전극을 형성하기 위해 shadow mask를 이용하여 각각 50 nm, 100 nm 두께의 Ti와 Al을 electron beam evaporation 방법으로 증착하였다. 측정 결과, 용액 공정 방법으로 형성한 AlOx 기반의 ReRAM에서는 기존의 sputtering 방법으로 제작된 ReRAM에 비해서 저항 분포가 균일하지는 않았지만, 103 cycle 이상의 우수한 endurance 특성을 나타냈다. 또한, 1 V 내외로 동작 전압이 낮았으며 104 초 동안의 retention 측정에서도 메모리 특성이 일정하게 유지되었다. 결론적으로, 간단한 용액 공정 방법은 ReRAM 소자 제작에 많이 이용될 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.131.2-131.2
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• 2010

SOFC 발전 시스템은 친환경 고효율 에너지 발전 미래 에너지기술로서 개발의 초점이 되고 있다. SOFC는 연료전지 발전 기술 중 최고효율과 최장 수명을 가지며 유일하게 기존 발전기술과 가격 경쟁이 가능한 것으로 알려지고 있다. 현재 분산 발전용으로 개발이 진행되고 있으며 향후 중앙발전, 휴대용, 가정용 및 수송용 등으로 그 시장이 확대될 것으로 예상된다. 분산 발전 SOFC 개발을 위해서는 시스템 Scale-up이 기술 확보가 관건이며 특히 스택 제조 비용의 2/3 이상을 차지하는 대면적 단전지 제조 공정 기술 개발이 필요하다. 단전지 대면적화는 원가 절감 및 성능 개선을 기대할 수 있게 하므로 분산 발전 SOFC 상용화를 위한 핵심 기술이라 할 수 있다. 그러나 기존의 국내 SOFC 연구는 시스템이나 소형 단전지 위주로 진행되어 왔으며 대면적 단전지 제조를 위한 핵심 공정 기술에 대한 연구는 취약한 상황이다. 또한 랩스케일의 소규모 연구를 뛰어넘는 양산 기술 개발에 대한 연구는 전무한 실정이다. 또한 재료 및 공정 적합성을 요구하는 대면적 SOFC 단전지의 양산 기술 개발을 위해서는 원료 분말 및 기초소재의 국산화를 통한 제조 공정 윈도우를 확대하여 제조 수율을 향상하는 것이 매우 중요하다. 본 논문에서는 그동안 포스코파워(주)에서 대면적 SOFC 단전지 양산 기술 개발을 위해 추진 중인 $400cm^2$급 대면적 SOFC 단전지의 제조 및 성능에 대한 연구 결과를 발표하고자 한다. 또한 대형 단전지 제조 공정의 재현성, 상용화 수준의 성능, 내구성 및 경제성 확보를 위한 공정 개선을 위한 포스코파워(주)의 연구 현황 및 양산 기술 확보를 위한 제조 윈도우 확보 전략에 대해 발표하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.297-297
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• 2013

최근 각종 폴리머 및 강판과 같은 유연소재의 수요 증가로 인해 유연소재 표면의 전처리, 증착 및 기능성 부여를 위한 이온빔 또는 플라즈마 표면처리 기술이 세계적으로 활발히 연구개발 되고 있으며, 유연소재 표면처리 공정의 고속화 및 대면적화 기술이 요구되고 있다. 유연소재의 고속 및 대면적 표면처리 기술개발을 위해서는 Roll-to-Roll 공정에 적용 가능한 광폭 선형이온소스 기술 개발이 필요하다. 본 연구에서는 1.55 m급 광폭 Anode Layer 선형이온소스를 개발하였으며, 이온빔 인출 균일도 및 에너지 분포 특성을 평가하였다. 특히, 본 선형이온 소스 개발 시 시뮬레이션 연구를 통해 이온소소의 이온 인출 특성 및 내구성 향상을 위한 최적 구조를 설계하였다. 본 연구에서 개발한 선형이온소스는 최대 5 kV의 방전 전압 조건에서 평균 1.5 keV의 이온에너지를 가지는 Ar 이온빔이 1.55 m 폭에서 약 4.2%의 균일도를 보였다. 표면 처리 성능 평가시(Si wafer 기준) 소스와 기판과 거리 100 mm에서 에칭율은 15 nm/s였고, 이는 다른 표면처리 이온소스 대비 높은 효율을 나타냄을 확인할 수 있었다. 또한 4시간 이상 운전시에도 안정적인 인출 빔 전류 밀도를 확인하였으며, 소스 내부의 효율적인 냉각 구조로 인한 열손상은 발견되지 않았다.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.34 no.3
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• pp.213-220
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• 2023

Mixed-matrix membranes (MMMs), which are composed of a polymer matrix filled with high-performance fillers as a dispersed phase, have been intensively studied for gas separations for the past 30 years. It has been demonstrated that MMMs exhibit superior gas separation performance compared to polymer membranes and are more scalable than polycrystalline membranes. Despite their potential, the commercialization of MMMs has yet to be reported due to several challenging issues. One of the major challenges of MMMs is the non-ideal interface between the continuous polymer phase and dispersed phase, which can result in defect formation (i.e., interfacial voids, etc.). With respect, many MMM studies have focused on addressing the issues through scientific approaches. The engineering approaches for facile and effective large-scale fabrication of MMMs, however, have been relatively underestimated. In this review paper, a novel strategy for fabricating MMMs in a facile and scalable manner using in situ metal-organic framework (MOF) formation is introduced. This new MMM fabrication methodology can effectively address the issues facing current MMMs, likely facilitating the commercialization of MMMs.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2010.06a
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• pp.60.2-60.2
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• 2010

본 연구는 상온 상압하에서 미세구조 패턴을 갖는 대용량의 CaCO3 박막을 제조하고 여러 가지 첨가제를 이용하여 박막 표면의 형상제어를 수행하였다. 또한 형상 제어된 CaCO3 박막을 템플릿으로 이용하여 고분자 및 금속 박막 형상 제어 연구를 수행하였다. 본 연구를 통해 개발된 LACS(Large Area CaCO3 Stamping)법을 통해 흡착능과 소수성의 특성과 같은 다양한 기능성을 갖는 박막의 제조가 가능하였다. 기존의 박막제조 기술은 주로 저압조건에서 이루어지기 때문에 대면적화가 어렵고 형상을 제어 하는데 여러 가지 단점이 있었던 반면 LACS는 에너지의 소모가 적고 다양한 형상제어를 통해 기존의 박막제조 기술의 단점을 보완할 수 있을 것으로 판단된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.16-16
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• 2009

발광다이오드 (Light-Emitting-Diode, LED)의 균일한 전류분포, 높은 광출력 및 내부양자효율 확보를 위해서는 활성영역으로의 균일한 전류주입이 필수적이며 이를 위해서는 최적화된 전극패턴 설계가 매우 중요하다. 따라서 현재까지지도 균일한 전류확산을 위한 전극 패턴 설계에 많은 연구가 다각도로 진행되고 있으며, 전극 패턴에 따른 LED의 성능향상 또한 보고되고 있다. 전극패턴과 더불어 중요시 되는 것은 바로 전류주입에 필수적인 전극 패드이다. 최근에는 LED가 대면적화 되어감에 따라, 패드의 개수가 증가하고 그 위치에 따른 영향력 및 중요성 또한 높아지고 있다. 본 연구에서는 동일한 전극 패턴을 갖는 Planar LED에서의 전류확산 극대화를 위한 패드의 위치에 따른 전기적 및 광학적 특성에 대해 연구하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.122-122
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• 2003

1991년 일본 NEC의 Iijima가 탄소 나노튜브를 발견한 이후, 1995년 Smalley와 De Heer에 의해 탄소 나노튜브의 우수한 전폐방출 특성이 보고되면서 탄소 나노튜브를 새로운 전계방출 물질로 응용하기 위한 연구가 세계적으로 활발히 진행되고 있다. 탄소 나노튜브의 전계방출 연구는 대부분 시장규모가 클 것으로 예상되는 field emission display(FEED)의 cathode에 집중되고 있다. FED cathode는 현재 탄소 나노튜브 페이스트를 스크린 프린팅하여 대면적화를 이루고자 하는 방향과 탄소 나노튜브를 기판 위에 chemical vapor deposition(CVD)로 증착하여 고정세화와 저전압 구동을 이루고자 하는 방향으로 진행되고있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.111-111
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• 2010

헬리콘 플라즈마는 자기장을 이용하여 높은 전자밀도를 가지게 하는 플라즈마 소스이다. 이러한 장점에도 불구하고, 전자석의 크기 때문에 설치가 어렵고, 전자석을 작동시키기 위해 추가 파워에 대한 추가 비용이 필요하며, 플라즈마의 균일도가 좋지 않아 공정에서는 많이 사용되지 못하였다. 이러한 난점은 UCLA의 Chen이 영구자석을 이용한 새로운 개념의 소스를 개발함으로써 풀릴 수 있다. 이 소스는 헬리콘 플라즈마의 높은 저항을 이용하여 여러 개의 헬리콘소스를 병렬로 연결이 가능하게끔 한다. 본 연구에서는 우선 Helic Code를 이용하여 밀도에 따른 헬리콘 플라즈마의 실저항을 계산해 보았다. 계산된 실저항값을 바탕으로, 한 개의 헬리콘 소스를 방전하여 헬리콘 플라즈마의 밀도와 전자온도 등 내부 파라미터 및 저항과 페이즈값 등 외부 파라미터들을 측정하여 계산된 결과와 비교해 보았다. 대면적화에 적합한 플라즈마 소스로써의 가능성을 알아보기 위해, 아르곤가스를 이용한 4개의 튜브로 병렬 방전을 시행해 보았다. Langmuir Probe를 이용하여 측정된 전자밀도를 통해 ICP에서 헬리콘 mode로의 전이 및 균일도를 측정하였다. 측정된 결과로부터, 입력된 파워가 플라즈마에 효과적으로 전달되기 위한 방법을 제시하고, 압력에 따른 헬리콘 mode의 전자밀도 경향성을 통해 어떤 범위에서 헬리콘 방전이 가능한지 알아보았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.115-115
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• 2012

반도체/디스플레이 산업분야의 발전으로 진공 공정 기술력 또한 증진되고 있다. 반도체소자의 초미세화, 진공부품의 대면적화가 진행 되면서 진공 공정 중에 발생하는 오염입자를 제어하는 것이 이슈가 되고 있다. 오염입자는 플라즈마의 물리적인 부식과 활성이 높은 화학반응에 의해 진공부품에서 부식이 진행되어 발생하며, 이는 반도체 및 디스플레이 부품의 신뢰성측면과 수율저하 등 life time의 근본적인 문제점으로 대두되고 있다. 본 연구에서는 반도체/디스플레이 장비용 코팅부품으로 많이 사용되고 있는 Al2O3 코팅막을 이용하였으며, sealing time에 따른 Anodic Aluminum Oxide (AAO) electrode의 물성특성평가 및 진공평가기술을 이용하여 life time을 예측하는 연구를 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.400-400
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• 2011

조성에 따른 밴드갭 조절이 용이하고 광흡수율이 결정질, 비결정질 실리콘보다 높으며 황동광 구조를 갖는 CuIn1-xGaxSe2 계 물질은 박막형 태양전지의 광흡수층으로 널리 쓰이고 있다. 기존 동시증발법, 스퍼터링법 등 진공 공정 기반 기술이 갖는 고비용 문제와 대면적화 필요성에 대한 대안으로 비진공 박막 증착법이 활발히 연구되고 있는 가운데, 본 연구에서는 닥터블 레이드 코팅법을 이용하여 상온 및 상압 환경에서 쉽게 전구체 박막을 코팅한 후 열처리함으로써 CuInSe2 박막을 얻을 수 있었다. 고분자로 이루어진 바인더(binder) 물질과 금속 아세테이트 (metal acetate)계 전구체를 용매에 용해시킨 후 이를 도포하고, 추가적인 산화 열처리 과정 (oxidation)을 통해 최근 문제가 되고 있는 잔류탄소층 문제를 해결할 수 있었다. XRD 분석 결과, 금속 전구체들은 산화 과정 통해 금속산화물로 변환되고, 이후 셀렌화(Selenization)과정에서 산소(Oxygen)가 셀레늄(Selenium)으로 치환되는 반응이 일어나는 것으로 관찰되었다. 또한 SEM 분석을 통해 잔류 탄소층이 존재하지 않으며 결정립 크기가 최대 수백nm 정도임을 확인하였다.