• 한국자기학회지
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• 제9권2호
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• pp.104-110
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• 1999

조성, 열처리 및 강자성 상하지층이 AgCo 나노입상 합금박막의 거대자기저항과 포화자기장에 미치는 효과에 대하여 연구하였다. 합금박막의 두께가 50nm이하에서는 두께가 감소함에 따라 자기저항이 급격히 감소하고 포화자기장은 증가한다. 합금박막의 Co조성의 증가, 열처리 및 Fe 상하지층의 피복으로 Co입자의 크기 및 밀도의 증가, 표면에서의 스핀전도산란의 감소로 합금박막 두께 감소에 따른 비저항차의 감소 및 포화자기장의 증가를 억제할 수 있었다. 합금박막의 Co조성이 30at.%이고 Fe(30nm)/AgCo(20nm)/Fe(30nm)인 삼층박막의 증착된 상태에서 포화자기장이 약5kOe, 자기저항값이 약 5%이었다. 합금박막의 Co 조성을 40at.%로 증가시키고 30$0^{\circ}C$에서 10분간 열처리한 경우 포화자기장은 약1kOe로 1/5로 줄었으나 자기저항 값은 5.16%로 변화가 없었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.115-115
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• 2007

PRAM (Phase Change Random Access Memory)은 상변화 물질의 비저항 차이를 이용한 메모리 소자로 차세대 비휘발성 메모리로 주목받고 있다. 현재 상변화 물질로 사용되고 있는 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막은 결정질 상태에서 저항이 낮아 RESET 동작에서 많은 전력이 소비되고 메모리의 고집적의 어려움이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 상변화 물질의 개선과 소자 구조의 개선 등의 새로운 접근이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막의 전기적 특성을 개선하기 위해서 이종 원소인 질소를 첨가한 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ 박막에 대한 특성을 살펴 보았다. $SiO_2$/Si 기판 위에 100 nm 두께의 박막을 D.C. magnetron sputter 방법으로 증착하여, 질소 분위기 $100^{\circ}C{\sim}300^{\circ}C$온도 구간에서 열처리하였다. 열처리에 따른 박막 특성을 관찰하기 위해 면저항 측정, XRD, TEM 분석을 통해 박막 특성을 관찰하였다. 면저항 측정과 XRD peak 분석을 통해 $Ge_2Sb_2Te_5$ 시스템에 비하여 N-doped $Ge_2Sb_2Te_5$ 시스템의 결정화 온도가 상승하였음을 확인하였다. 면저항은 첨가된 질소의 조성이 증가할수록 증가하였고, FCC 상에서 HCP 상으로의 상변화 온도 역시 증가하였다. 첨가된 질소가 $Ge_2Sb_2Te_5$, 박막의 결정 성장을 억제하였고, 상대적으로 높은 저항을 가지고 안정한 FCC상을 고온 열처리 이후에도 유지하였다. 질소 첨가를 이용한 상변화 물질의 열안정성 향상과 저소비전력 구동을 통해 향후 고집적 상변화 메모리에의 적용이 가능하다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.220.1-220.1
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• 2014

본 연구에서는 PECVD 공법 중에 이온화 에너지가 높은 선형이온빔 소스를 이용하여 고온에서 전도성 카본박막을 코팅하였다. 카본 박막 코팅을 위한 Precursor는 $C_2H_2$ gas를 이용하였으며, 온도에 따른 카본 박막의 전기적 특성 및 두께에 따른 카본 박막 성장 구조를 분석하였다. 카본 박막의 전기적 특성은 Interfacial contact resistance (ICR) 방법으로 측정하였으며, 접촉 저항 측정을 위한 모재는 SUS316L stainless steel을 사용하였고 카본 박막 성장 구조 분석을 위해서는 폴리싱된 Si-wafer를 사용하였다. 선형이온빔 소스를 이용하여 상온에서 증착한 카본 코팅의 접촉저항 값은 50 nm 코팅 두께에서 $660m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 비정질상의 특성을 나타냈으며, 고온에서는 $14.8m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$으로 온도가 증가함에 따라 비정질상의 카본 박막이 전도성을 가지는 카본박막으로의 성장을 확인할 수 있었다. 또한 전도성 카본 박막의 성장 구조 분석은 FE-SEM 및 Raman spectrum 분석을 통해 확인하였으며, 그 결과 코팅 두께가 증가할수록 카본 입자들은 수nm에서 약 150 nm의 카본 cluster를 형성하며 성장하였다. 이때 전도성 카본 박막의 두께에 따른 접촉저항의 값은 고온 조건에서 카본 박막의 두께가 약 100 nm일 때, $12.1m{\Omega}cm^2@10kgf/cm^2$의 가장 낮은 값을 가졌다. 위의 결과를 경제성이 아주 우수한 대면적 전도성 나노 카본 박막의 상용화 가능성이 높아질 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.100-102
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• 2013

Magnetron-sputtering법을 사용하여 기존에 연구하였던 CrAlN (Cr 7：Al 3)박막에 Si를 첨가하여 Si의 함량 변화에 따라 미세구조와 화학적 결합상태, 온도저항계수(TCR) 및 산화저항의 영향과 기계적특성 개선을 통한 multi-functional heater resistor layer로써의 가능성을 연구하였다. CrAlSiN 박막의 Si 함량에 변화에 따라 온도저항계수 변화를 확인하였으며 X-선 회절 분석(XRD) 패턴 분석결과 CrAlSiN 박막의 결정구조가 Bl-NaCl 구조를 가지고 있는 것을 확인하였으며 SEM과 AFM을 통한 표면 및 미세구조 분석결과 Si의 함량이 증가할수록 입자가 조밀해짐을 알 수 있었다. 최근 digital priting technology의 핵심 기술로 부각되고 있는 inkjet priting technology는 널리 태양전지뿐만 아니라 thin film process, lithography와 같은 반도체 공정 기술에 활용 할 수 있기 때문에 반도체 제조장비에도 사용되고 있으며, 현재 thermal inkjet 방식을 사용하고 있다. Inkjet printing technology는 전기 에너지를 잉크를 배출하기 위해 열에너지로 변환하는 thermal inkjet 방식을 사용하고 있는데, 이러한 thermal inkjet 방식은 기본적으로 전기저항이 필요하지만 electrical resistor layer는 잉크를 높은 온도에서 순간적으로 가열하기 때문에 부식이나 산화 등의 문제가 발생할 수 있어 이에 대한 보호층을 필요로 한다. 하지만, 고해상도, 고속 잉크젯 프린터, 대형 인쇄 등을 요구되고 있어 저 전력 중심의 잉크젯 프린터의 열효율을 방해하는 보호층 제거에 필요성이 제기되고 있다. 본 연구는 magnetron-sputtering을 사용하여 기존의 CrAlN 박막에 Si를 합성하여 anti-oxidation, corrosion resistance 그리고 low temperature coefficient of resistance 값을 갖는 multi-functional heater resistor layer로써 CrAlSiN 박막의 Si 함량에 따른 효과에 초점을 두었다. 본 실험은 CrAlN 박막에 Si 함량을 4~11 at%까지 첨가시켜 함량의 변화에 따른 특성변화를 확인하였다. 함량이 증가할수록 amorphous silicon nitride phase의 영향으로 박막의 roughness는 감소하였으며 XRD 분석결과 (111) peak의 Intensity가 감소함을 확인하였으며 SEM 관찰시 모든 박막이 columnar structure를 나타내었으며 Si함량이 증가할수록 입자가 치밀해짐을 보여주었다.Si함량이 증가할수록 CrAlN 박막에 비하여 면저항은 증가하였으며 TCR 측정결과 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 안정한 TCR값을 나타내었다. Multi-functional heater resistor layer 역할을 하기 위해서, CrAlSiN 박막의 원소 분포, 표면 거칠기, 미세조직, 전기적 특성 등을 조사하였다. CrAlN 박막의 Si의 첨가는 크게 XRD 분석결과 주상 성장을 억제 할 수 있으며 SEM 분석을 통하여 Si 함량이 증가할수록 Si3N4 형성이 감소하며 입자크기가 작아짐을 확인하였다. 면저항의 경우 Si 함량이 증가함에 따라 높은 면저항을 나타내었으며 Si함량이 6.5 at%일 때 가장 낮은 TCR 값인 3120.53 ppm/K값을 보였다. 이 값은 상용되고 있는 heater resistor보다 높지만, CrAlSiN 박막이 더 우수한 기계적 특성을 가지고 있기 때문에 hybrid heater resistor로 적용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.174-174
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• 2011

최근 전자산업의 발전은 형상 면에서 경박 단소화로 급속하게 진행되고 있으며, 전자소자 내부에서의 배선재료로 사용되고 있는 알루미늄(Al) 박막의 두께 역시 얇아지고 있다. 두께가 20nm 이하로 작은 극박막 범위에서 박막의 두께 증가에 따라 전기가 잘 흐르기 시작하는 박막의 최소두께로 정의 되는 유착두께를 실시간으로 측정하는 방법을 구현하고 임의의 금속박막과 기판의 조합에 있어서 각각의 재료에 대한 유착두께를 제공함으로써 향후 미세전자소자의 제작시 배선 재료의 선택에 대한 기초자료를 축적할 수 있다. 또한 금속박막의 증착공정 직전에 기판을 표면처리 하여 기판을 활성화시킬 때 표면처리가 박막의 유착두께에 미치는 영향에 대해 박막의 미세구조 변화 관점에서 연구함으로써 여러 가지 금속박막에 대한 유착두께를 줄일 수 있는 방법을 도출할 수 있다. 본 연구에서는 유리 기판 위에 사진 식각 공정으로 패턴을 형성하였다. 패턴이 형성된 유리 기판은 Sputter에 연결된 4 point probe에 구리 도선으로 연결한 후 DC 마그네트론 스퍼터법으로 Al과 Sn을 증착하면서 실시간으로 시간에 따른 전기저항을 측정을 하였다. 이때 Sputter 내부 진공도는 $4.6{\times}10^{-2}torr$까지 낮춰준 후 Al을 증착 할 때 진공도는 $1.1{\times}10^{-2}torr$로 맞춰주고 Ar 가스를 20 sccm 넣어준다. 이때 Al 박막의 유착 두께는 29.6 nm 이고 Sn 박막의 유착두께는 20.48 nm 이다. 유착 두께를 정의함으로써 전자소자의 크기를 최소화 할 수 있으며 실시간 전기저항 측정을 통한 금속박막의 전기전도 특성과 미세구조에 대한 기초 자료를 제공함으로써 신기술 발전에 공헌할 것이다.

• 한국진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.85-90
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• 1995

본 연구에서는 투명 전극으로의 응용을 목적으로 PECVD법에 의해 증착된 B이 첨가된 ZnO 박막의 전기 및 광학적 특성을 살펴보았다. B을 첨가하지 않은 ZnO 박막은 비저항이 수 $\Omega$-cm 정도의 값을 가지고 있었으며 시간에 따른 비저항의 변화가 컸으나, 2% B2H6을 5-16sccm의 유량범위에서 첨가한 경우에는 5-9X10-2 $\Omega$-cm의 비저항을 가지고 시간 경과에 따른 비저항의 변화가 아주 작은 ZnO 박막을 얻을 수 있었다. Van der Pauw법에 의한 Hall 계수의 측정 결과에 의하면, B을 첨가하지 않은 ZnO 박막의 전자 농도는 1017/㎤정도였으나 B을 첨가함으로써 최고 1020/㎤까지 증가하였다. 그러나 B이 첨가되기 전에는 박막의 전하 나르게 이동도가 $4extrm{cm}^2$/V.sec 이었으나, B참가에 의해 $0.7\textrm{cm}^2$/V.sec 이하로 감소하였다. B을 첨가한 경우와 첨가하지 않은 경우의 ZnO 박막은 모두 가시광성영역에서 90%이상의 광투과율을 가지고 있었으며, B을 첨가한 경우는 전자농도가 증가함에 따라 광학적 밴드 갭이 3.3eV로부터 3.55eV로 증가하는 거동을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제7권12호
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• pp.1052-1057
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• 1997

현재 전기, 전자, 우주, 자동차, 무기 등의 여러 분야에서 응용되고 있는 TaNx 다층박막저항체의 특성을 개선하기 위하여 magnetron sputtering법으로 TaNx박막을 제조한 후, 온도와 질소분압에 따른 전기저항 및 TCR특성 변화를 조사하였고, 미세조직이 이들 전기적 성질에 미치는 영향을알아보기 위해 상분석과 morphology를 관찰하였다. 그 결과, TaNx을 코팅한 박막의 전기저항은 $N_{2}$Ar이 0.4 이상에서, 금속전도특성에서 이온전도특성으로 변화하였으며,Cr이 TCR효과를 안정시키는 역할은 하여 TaNx/A $I_{2}$ $O_{3}$보다 TaNx/Cr/A $i_{2}$ $O_{3}$박막의 TCR특성이 더 안정하게 나타났다. 또한 TaNx/A $I_{2}$ $O_{3}$박막과 TaNx/Cr/A $i_{2}$ $O_{3}$박막의 경우 모두 $N_{2}$/Ar이 0-0.4정도에서 TCR효과에 좋은 특성을 나타내었다. X-선회절 실험 결과 $N_{2}$/Ar비가 1일 경우에 T $a_{2}$ $N_{.8}$이 생성되었고, 분압이 증가함에 따라 비정질이 생성되었다. morphology가 $N_{2}$/Ar이 증가함에 따라 입자의 모양이 불연속아일랜드 형태로 변화하였으며, 이것은 질소분압에 따른 전기저항 변화와 일치하였다.다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 하계학술대회 논문집
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• pp.42-43
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• 2009

본 연구에서는 고주파 마그네트론 스퍼터링방법을 사용하여 ITO박막을 대체할 수 있는 새로운 TCO박막으로서 $TiO_2$가 도핑된 ZnO(TZO) 박막을 성막하였다. 이때, $TiO_2$의 도핑량을 1wt.%에서 5wt.%까지 변화를 주었으며 제작된 TZO 박막에 대해서 전기적 특성과 광학적 특성들의 조성비와 박막두께의 할수로서 조사하였다. 그 결과, $TiO_2$가 2wt.% 도핑된 박막에서 가장 낮은 $1\times10^{-3}\Omega{\cdot}cm$의 비저항이 얻어졌으며, $TiO_2$의 도핑량이 증가함에 따라 비저항은 점점 증가하는 것으로 나타났다. 이와같은 비저항의 변화는 $TiO_2$도핑량이 다른 TZO박막의 홀이동도(Hall mobility)에 비례하며, 이동도는 결국 TZO박막을 형성하고 있는 결정립의 크기에 의존하는 것이 X선 회절 패턴으로부터 확인되었다. XRD 패턴에서 ZnO(002) 방향의 결정성이 가장 큰 것으로 나타났으며, 도핑량이 증가할수록(002)피크의 크기가 점점 감소하는 것을 볼 수 있다. 이는 결정성의 크기가 2wt.%일 때 가장 크며 도핑량이 증가할수록 결정성의 크기가 감소하는 것으로 나타났다. 결정립의 크기변화는 TZO박막의 전기적 이동도에 영향을 주는 것으로 나타난다. 즉, 2wt.%일 때 이동도가 가장 크며 도핑량이 증가할수록, 이동도가 감소하였으며 이결과는 TZO박막의 Hall effect 측정으로부터 확인된다. 따라서, $TiO_2$도핑량에 따른 TZO 박막의 비저항을 도핑량이 2wt.%일 때 가장 낮으며 이는 TZO 박막의 결정성이 가장 우수하였으며 그결과 이동도가 증가했기 때문인 것으로 확인되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.196-196
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• 2010

본 연구에서는 플렉시블 GZO 단일 박막과 GZO/Ag/GZO (GAG) 다층 박막을 연속 성막이 가능한 롤투롤 스퍼터링 시스템을 이용하여 상온 공정을 통해 성막하여 그 특성을 분석 하였다. 일반적으로 고품위의 GZO 박막을 제작하기 위해서는 고온 공정이 필수적인 것으로 알려져 있으나 본 실험에서는 플렉시블 PES 기판상에 상온 공정을 통해 후 열처리 없이 고품위의 GZO, GAG 박막을 얻을 수 있었다. 단일 GZO 박막은 공정 압력과 산소 유입량을 변화하여 제작하였고 GAG 다층 박막은 GZO-Ag-GZO로 이루어진 3개의 sputter gun을 이용하여 Ag 두께를 변수로 연속공정을 통해 제작하였다. 구조적, 표면석 특성 분석을 위해 XRD(X-ray diffraction), FE-SEM(Field emission scanning electron microscopy), HRTEM (High resolution electron microscopy)를 이용하였으며 광학적, 전기적 특성을 분석하기 위해 UV/Vis spectrometer, Hall effect measurement를 각각 이용하였다. 최적화된 GZO 단일 박막은 상온에서 열처리 없이 성막되었음에도 불구하고 38 ohm/sq의 낮은 저항과 86 %의 높은 투과도를 나타내었으며 GAG 다층 박막은 12 nm의 Ag 두께에서 6.4 ohm/sq의 낮은 저항과 88 %의 높은 투과율을 나타내었다. 특히 기계적 특성을 분석하기 위해 진행된 bending test에서 GAG 박막은 초기와 test 후에 저항과 표면에 변화가 없는 우수한 특성을 보였으며 이를 통해 플렉시블 태양전지와 디스플레이등 광학소자의 투명 전극으로서의 적용 가능성을 확인 할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제23권4호
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• pp.322-327
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• 2003

초고밀도 자기기록 reading head로 사용되고 있는 거대자기저항(GMR, Giant Magnetoresistance) NiO 다층박막을 제작하고 이를 공기중에서 80 일간 자연산화시킨후, 형성된 산화층과 잔류응력 변화에 따른 NiO 스핀밸브 박막의 자기저항 특성을 연구하였다. $NiO(60nm)/Ni_{81}Fe_{19}(5nm)/Co(0.7nm)/Cu(2nm)/Co(0.7nm)/Ni_{81}Fe_{19}(7nm)$의 구조를 갖는 다층박막을 공기중에서 약 80일간 자연산화 시켰을 때, 자기저항비(MR)와 교환결합력$(H_{ex})$이 각각 4.9%와 110 Oe에서 7.3%와 170 Oe로 증가하였다. 이때, 스핀밸브박막의 비저항(P) 값은 $28{\mu}{\Omega}m$로 감소하였지만 박막의 비저항 값의 변화량$({\Delta}p)$는 크기변화가 거의 없는 것을 알 수 있었다. 그러므로, 자기저항비의 증가는 aging시간에 따른 비저항 값의 감소에 기인한 것으로 생각되며, 저항의 감소는 표면산화에 따라 전도전자의 반사율증가에 의한 것으로 사료된다. 또한 교환결합력의 증가는 반강자성체/자성체 박막사이 계면에서 발생한 잔류응력이 aging시간이 경과함에 따라 감소하여 특성이 강화된 것으로 생각된다.