• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.218-218
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• 2010

기존의 비휘발성 메모리 소자는 터널 절연막으로 $SiO_2$ 단일 절연막을 이용하였다. 그러나 소자의 축소화와 함께 비휘발성 메모리 소자의 동작 전압을 낮추기 위해서 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께도 감소 시켜야만 하였다. 하지만 $SiO_2$ 단일 절연막의 두께 감소에 따라, 메모리의 동작 횟수와 데이터 보존 시간의 감소등의 문제점들로 인해 기술적인 한계점에 이르렀다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있는 가운데, 최근 high-k 물질을 기반으로 하는 Tunnel Barrier Engineered (TEB) 기술이 주목 받고 있다. TBE 기술이란, 터널 절연막을 위해 서로 다른 유전율을 갖는 유전체를 적층함으로써 쓰기/지우기 속도의 향상과 함께, 물리적인 두께 증가로 인한 데이터 보존 시간을 향상 시킬 수 있는 기술이다. 따라서, 본 연구에서는 적층된 터널 절연막에 이용되는 $HfO_2$를 FGA (Forming Gas Annealing)와 RTA (Rapid Thermal Annealing) 공정에 의한 열처리 효과를 알아보기 위해, 온도에 따른 전기적인 특성을 MIS-Capacitor 제작을 통하여 분석하였다. 이를 위해 먼저 Si 기판 위에 $SiO_2$를 약 3 nm 성장시킨 후, $HfO_2$를 Atomic Layer Deposition (ALD) 방법으로 약 8 nm를 증착 하였고, Aluminum을 약 150 nm 증착 하여 게이트 전극으로 이용하였다. 이를 C-V와 I-V 특성을 이용하여 분석함으로 써, 열처리 공정을 통한 $HfO_2$의 터널 절연막 특성이 향상됨을 확인 하였다. 특히, $450^{\circ}C$ $H_2/N_2$(98%/2%) 분위기에서 진행한 FGA 공정은 $HfO_2$의 전하 트랩핑 현상을 줄일 뿐 만 아니라, 낮은 전계에서는 낮은 누설 전류를, 높은 전계에서는 높은 터널링 전류가 흐르는 것을 확인 하였다. 이와 같은 전압에 대한 터널링 전류의 민감도의 향상은 비휘발성 메모리 소자의 쓰기/지우기 특성을 개선할 수 있음을 의미한다. 반면 $N_2$ 분위기에서 실시한 RTA 공정에서는, 전하 트랩핑 현상은 감소 하였지만 FGA 공정 후 보다는 전하 트랩핑 현상이 더 크게 나타났다. 따라서, 적층된 터널 절연막은 적절한 열처리 공정을 통하여 비휘발성 메모리 소자의 성능을 향상 시킬 수 있음이 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제6권4호
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• pp.321-325
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• 1997

LCD용 칼라 필터를 제작하는 방법으로 감광성 고분자(photosensitive polymer)에 광 리소그라피(photolithography)기술이 많이 이용되어지고 있다. 이로 인해 감광성 고분자 표 면의 물리적, 화학적 성질이 변하게 되는데, 이는 후속 공정인 플라즈마 식각이나 ITO 전극 의 증착 등에도 많은 영향을 주므로, 각 공정에 따른 이들 고분자의 표면 연구는 매우 중요 하다. 본 논문에서는 blue 칼라 필터의 고분자 표면에 대한 연구를 SIMS와 XPS를 이용하 여 수행하였으며, 표면의 거칠기 변화를 AFM을 통해 관찰하였다. SIMS와 XPS결과로부터 초기 공정인 blue 칼라 필터를 스핀 코팅하고 pre bake한 상태에서는 주로 칼라 필터의 주 성분인 단량체와 결합제의 고분자 물질이 표면에 드러나 있다가, 노광 과정을 거치고 post bake한 시료에서는 색깔을 내는 안료 성분이 표면에 드러남을 확인하였고, AFM을 통해서 는 post bake후에 표면에 더 거칠어 짐을 관찰하였다.

• 대한전자공학회:학술대회논문집
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• 대한전자공학회 1999년도 추계종합학술대회 논문집
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• pp.895-898
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• 1999

We calculated Al-Absorption, Al-reflection, and Si-etching probabilities as a function of incident angle and energy using classical molecular dynamics (MD) simulation. Variations of the cases of Al-absorption rate and Al-reflection rate are less than that of Si-etching rate. In contrast with general prediction, our simulation results showed that channeling of the <110> direction occurred the most in the case of incident angle between 30degree and 40degree. We investigated that channeling of the <110> directions quite affect Al-absorption rate in silicon. Since Si-etching rate is high and Al-absorption rate by <110> channeling is high, we found that Al ionized physical vapor deposition (PVD) on Si(001) has a different characteristics with Al ionized PVD on A1(111).

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.544-544
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• 2012

단일벽 탄소나노튜브는(SWNTs) 전기적, 광학적으로 우수한 특성을 갖고 있어 차세대 나노소자로 많은 각광을 받고 있으며, 그 외에도 다양한 응용 가능성을 갖고 있어서 활발한 연구가 진행 되고 있다. 특히, SWNTs의 전기적 물리적 광학적 특성은 튜브의 직경과 뒤틀림도 (chirality)에 직접적으로 좌우 되기 때문에, 이를 제어하기 위해 세계 각국의 많은 연구들이 활발하게 연구를 진행 중에 있다. SWNTs 직경제어의 한 방법으로는, 튜브합성 시 사용하는 촉매입자와 그로부터 성장하는 튜브의 직경은 서로 유사하다는 점에 착안하여, 합성촉매의 크기를 제어하고자 하는 연구가 본 연구그룹을 포함하여 몇몇 그룹에서 연구를 진행 중에 있다. 본 연구에서는 저융점 금속인 금 나노입자를 합성촉매로 선택하였고, 고온 열처리를 통한 금의 증발을 유도하여 나노입자의 크기를 제어하고, 나아가 SWNTs의 직경을 제어하고자 하였다. 우선, 열처리 온도와 처리압력 등을 조절하여 열처리 조건에 따른 금 나노입자의 크기 변화를 체계적으로 살펴보았다. SWNTs는 메탄가스를 이용하여 열화학기상증착법으로 합성하였고, 튜브의 다발화(bundling)를 방지하기 위하여, 수평배향 성장이 가능한 ST-cut 퀄츠를 합성 기판으로 사용하였다. 금 나노입자의 크기 및 합성되는 SWNTs의 직경에 관한 특성 평가는 AFM, Raman, TEM을 이용하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.43-43
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• 2011

BN(Boron Nitride)은 온도와 압력 조건에 따라 안정한 상이 sp3 결합인 cubic 구조의 BN(cBN)과 sp2 결합인 hexagonal 구조의 BN(hBN or tBN)으로 나뉘는데, 이 중 cBN은 우수한 기계적, 물리적, 화학적 특성으로 인해 박막 분야에서 매우 높은 응용가능성을 지니고 있다. 하지만 cBN 박막의 합성과정에서의 필수적인 요소인 높은 압축잔류응력은 cBN을 응용분야에 적용하는데 있어 한계점으로 계속 남아 있었다. 그동안 이러한 잔류응력을 감소시키기 위해 열처리, 이온 주입, 제 3의 물질 첨가 등 다양한 관점에서 접근한 연구들이 진행되어 왔다. 본 연구에서는 cBN 합성과정에서 잔류응력을 감소시키기 위한 방법으로 수소를 첨가하였고, 그에 따른 잔류응력의 변화를 분석하고, 그 과정에서 잔류응력의 형성에 수소가 어떤 역할을 하는지 규명하고자 하였다. cBN 박막은 hBN을 target으로한 unbalanced magnetron sputtering를 사용하여, 실리콘 wafer 위에 합성하였다. 증착압력은 1.3mTorr로, 수소의 첨가량을 증가시키며 잔류응력과 cBN fraction을 관찰하였다. cBN fraction은 FTIR로 분석하였고, 잔류응력은 실리콘 strip의 in-situ 곡률측정법으로 계산하였다. cBN 박막의 조성과 구조 분석, 수소의 역할 규명을 위해 RBS 및 HRTEM을 이용하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.84.1-84.1
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• 2018

현재 사용되고 있는 화석 연료는 고갈되고 있으며 지구온난화와 같은 환경오염을 일으키는 주원인으로 이를 대체하는 에너지원으로서 수소가 주목받고 있다. 그러나 수소는 상온 및 대기압에서 4 %의 낮은 LEL (lower explosive limit)을 가지므로 높은 인화성과 폭발성을 가진다. 또한 무색, 무취한 성질을 가지고 있어 사람에 의해 검출되지 않는다. 그러므로 상온에서의 수소 농도를 정량화하고 검출하기 위한 방법이 필요하다. 수소를 검출하기 위한 수소센서에는 저항, 촉매, 광학, 일함수 등을 이용한 센서들이 있으며 그 중 저항을 이용한 귀금속 기반 수소센서가 널리 알려져 있다. 팔라듐(Pd), 백금 (Pt)와 같은 귀금속 기반 수소센서는 높은 수소 용해도 및 확산으로 인해 수소에 우수한 선택성을 가진다. 특히 Pd는 흡착에 대한 친화성이 매우 우수하다. 팔라듐에 수소가 노출되면, 수소가 Pd 격자로 확산되어 Pd-hydride를 형성시켜 부피가 팽창되고 저항이 변한다. 이러한 특성을 바탕으로 팔라듐의 저항 변화를 기반으로 한 수소센서의 개발이 진행되고 있다. 본 연구에서는 물리기상증착 (PVD)을 이용하여 다양한 다공성 나노 Pd 박막을 가지는 수소센서를 제작하였으며, 수소 농도에 따른 실온에서의 수소 검출 특성을 관찰하였다. 제작된 다공성 나노 Pd 박막의 특성은 SEM, TEM 및 XRD를 통하여 확인하였다. 다공성 나노 Pd 박막이 수소에 노출 되었을 때 전자 산란 및 접촉 면적의 증가에 따른 저항의 변화를 확인하였다.

• 한국진공학회지
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• 제13권2호
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• pp.72-78
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• 2004

TaN막 위에 magnetron sputtering으로 증착 시킨 Cu seed 막을 Cu 전해도금을 하기에 앞서 ECR plasma 장치로 전처리 세정하였다. 이때 Cu 막을 200∼$500^{\circ}C$로 변화시키면서 알곤 또는 질소 분위기에서 RTA(rapid themal annealing) 방법으로 열처리하였다. Cu seed 막 위에 전해도금법으로 형성한 Cu 막을 열처리했을 때 미세구조와 물리적 특성변화를 XRD(x-ray diffraction), EBSD(electron back-scattered diffraction), AFM(atomic force microscopy) 분석을 이용하여 조사하였다. $400^{\circ}C$보다 높은 온도에서 재결정이 일어났으며, 열처리 온도를 증가함에 따라 Cu막의 비저항이 감소하고 (111) 우선배향성이 증가하는 경향을 나타냈다. 최소의 비저항과 부드러운 표면 및 (111) 배향성이 뛰어난 Cu막을 얻기 위한 최적의 열처리 조건은 $400^{\circ}C$의 질소분위기에서 120초간 RTA처리를 하는 것으로 판단된다. 이 조건하에서 전해도금된 Cu막의 비저항(resistivity)과 표면 거칠기(surface roughness)는 각각 1.98$\mu$O-cm 및 17.77nm였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.188-188
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• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.49-49
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• 2009

최근 범세계적인 그린에너지 정책에 관련해 화석연료를 대체할 수 있는 수소, 풍력, 태양광 등의 대체 에너지에 대한 관심이 고조되고 있다. 이러한 여러 대체에너지 중에서도 태양광을 전기에너지로 변환하는 태양전지에 관한 연구가 집중되고 있다. 태양전지는 구조적으로 단순하고 제조 공정도 비교적 간단하지만, 보다 널리 보급되기 위해서는 경제성 향상이라는 문제점을 해결해야 한다. 이를 위해서는 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 신물질에 대한 연구가 필요하며, 그 중에서도 반도체 기술을 이용한 박막형 태양전지는 기존의 실리콘 태양 전지가 가지고 있는 고비용이라는 문제점을 극복할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. 박막형 태양전지의 박막 재료로는 CIGS, CdTe 등이 연구되어지고 있지만, 아직까지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 에너지변환효율이 낮은 이유로 인해 실용화가 많이 이루어지지 못하고 있는 것이 사실이다. 이러한 박막형 태양전지의 재료들 중에서도 CdTe는 이종접합 박막형 태양전지에 흡광층으로 사용되는 것으로 상온에서 1.45eV 정도의 밴드갭(band gap) 에너지를 갖는 II-VI족 화합물반도체로써 태양광 스펙트럼과 잘 맞는 이상적인 밴드랩 에너지와 높은 광흡수도 때문에 박막형 태양전지로 가장 주목을 받고 있다. CdTe 박막의 제조 방법으로는 진공증착법(vacuum evaporation), 전착법(electrodeposition), 스퍼터링법(sputtering) 등이 있지만 본 연구에서는 스퍼터링법을 이용하여 박막을 증착하였다. 이상과 같이 증착된 CdTe 박막을 화학적기계적연마(CMP, chemical mechanical polishing) 공정을 적용시킴으로써, 태양전지의 에너지변환효율에 직접적인 영향을 끼칠 수 있는 CdTe 박막의 물리적, 전기적 특성들의 변화를 연구하기 위한 선행 연구를 진행하였다. 특히 본 연구에서는 CdTe 박막의 화학적 기계적 연마 특성을 분석하여 정규화를 통한 모델링을 수행하였다. 또한 화학적기계적연마 공정 전과 후의 표면 특성을 관찰하기 위해 SEM(scanning electron microscopy)과 AFM(atomic forced microscope)를 이용하였으며, 구조적 특성 관찰을 XRD(X-ray diffraction)를 사용하여 실험을 수행하였다.

• 한국자기학회지
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• 제16권2호
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• pp.140-143
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• 2006

단결정 상태의 $CoFe_2O_4$ 박막을 rf magnetron sputtering 증착법을 이용하여 (100) MgO 기판 위에 성장시켰다. X선 회절기, Rutherford back-scattering 분석기와 고감도 주사전자현미경을 이용하여 측정한 결과 증착된 박막이 기판과 잘 정렬되어 성장한 것을 확인할 수 있었다. $600^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 페라이트 박막은 약 200nm크기의 사각형 형태로 규칙적으로 분포되어 있음이 관찰되었다. 그러나 $700^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 박막은 불규칙한 모양으로 이루어져 있었으며 30nm에서 150nm에 이르는 다양한 입자 크기를 보이고 있었다. 섭동자화기를 이용한 자기이력곡선 측정 결과 성장한 박막의 자화용이축이 기판과 수직하게 배열하는 것을 알 수 있었다. 또한 MgO 기판과 성장 박막과의 격자상수 차이로 인하여 기판과 수직한 방향의 보자력은 매우 큰 값을 나타내었다. 즉 평행한 방향의 보자력은 283 Oe이고 수직한 방향의 보자력은 6800 Oe였다. $700^{\circ}C$의 기판 온도에 서 성장한 페라이트 박막은 $600^{\circ}C$의 기판 온도에서 성장한 박막의 보자력 및 포화자화 값과 유사한 값을 보였으나 각형비는 급격하게 감소하였다.