• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.104-104
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• 2011

ZnO는 3.37 eV의 넓은 에너지 밴드갭을 갖는 투명 전도성 반도체이며 우수한 전기적, 광학적 특성으로 인해 광원소자 개발을 위한 새로운 물질로 많은 주목을 받아왔다. 더욱이, ZnO는 쉽게 나노구조 형성이 가능하기 때문에 이를 응용한 가스센서, 염료감응태양전지, 광검출기 등의 소자 개발이 활발히 이루어지고 있다. 최근에는 GaN 기반 발광다이오드 (light emitting diode, LED)의 광추출 효율을 향상시키기 위한 ZnO 나노구조 응용에 관한 연구가 보고되고 있다. GaN 기반 LED의 경우 반도체 물질과 공기 사이의 높은 굴절률 차이로 인하여 낮은 광추출 효율을 나타낸다. 이를 해결하기 위한 방법으로 표면 roughening, texturing 등 에칭공정을 이용해 광추출 효율을 개선하려는 연구들이 보고되고 있으나, 복잡한 공정과정을 필요로 하고 에칭공정에 의한 소자 표면 손상으로 전기적 특성이 나빠질 수 있다. 반면 전기화학증착법으로 성장된 ZnO 나노구조를 이용할 때, 보다 간단한 방법으로 쉽고 빠르게 나노구조를 형성할 수 있고 낮은 공정온도를 가지기 때문에 소자의 전기적 특성에 큰 영향을 주지 않는다. 수직방향으로 잘 정렬된 ZnO 나노구조를 갖는 LED의 경우 내부 Fresnel 반사 손실을 효과적으로 줄여 발광 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 따라서, ZnO 나노구조의 성장제어 및 성장특성을 분석하는 것은 매우 중요하다. 본 연구에서는 ITO glass 위에 ZnO 나노구조를 성장하고 그 특성을 분석하였다. ITO glass 기판 위에 RF magnetron 스퍼터를 사용하여 Al 도핑된 ZnO (AZO)를 얇게 증착한 후 전기화학증착법으로 ZnO 나노구조를 성장하였다. 농도, 인가전압, 공정시간 등 다양한 공정조건을 변화시키면서 성장 메커니즘을 분석하였고, scanning electron microscope (SEM) 및 X-ray diffraction (XRD)을 통하여 구조 및 결정성 등을 분석하였다. 또한, UV-Visible-NIR spectrophotometer를 사용하여 투과율을 실험적으로 측정하여 ZnO 나노구조의 광학적 특성을 분석하였고, rigorous coupled wave analysis (RCWA) 방법을 사용하여 계면에서 발생하는 내부 반사율을 계산함으로써 나노구조의 효과를 이론적으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.117-117
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보 분자펌프(Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동 제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm 까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.7 no.1
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• pp.1-5
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• 2008

In this paper, we fabricated pressure difference type gas flow sensor using only dry etching technology by ICP-RIE(inductive coupled plasma reactive ion etching). The sensor's structure consists of a common shear stress type piezoresistive pressure sensor with an orifice fabricated in the middle of the sensor diaphragm. Generally, structure like diaphragm is fabricated by wet etching technology using TMAH, but we fabricated diaphragm by only dry etching using ICP-RIE. To equalize the thickness of diaphragm we applied insulator($SiO_2$) layer of SOI(Si/$SiO_2$/Si-sub) wafer as delay layer of dry etching. Size of fabricated diaphragm is $1000{\times}1000{\times}7\;{\mu}m^3$ and overall chip $3000{\times}3000{\times}7\;{\mu}m^3$. We measured the variation of output voltage toward the change of gas pressure to analyze characteristics of the fabricated sensor. Sensitivity of fabricated sensor was relatively high as about 1.5mV/V kPa at 1kPa full-scale. Nonlinearity was below 0.5%F.S. Over-pressure range of the fabricated sensor is 100kPa or more.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.16 no.2
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• pp.1555-1562
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• 2015

Metal oxide semiconductors have been applied in several areas, such as solar cells, sensor, optical elements and displays, due to the high surface area, unique electrical and optical characteristics. Zinc oxide among the metal oxide has excellent physicochemical properties. Zinc oxide is a n-type semiconductor with a wide direct transition band gap of 3.37 eV at room temperature and large exciton binding energy of 60 meV. Cation-doped zinc oxide studies were conducted to complement the electrical and optical characteristics. In this paper, Al-doped ZnO was synthesized by hydrothermal synthesis using microwaves. ZnO was synthesized by adjusting the precursor ratio and using different dopants. The optimal ZnO synthesis conditions for crystal shape and optical properties were determined. The optical properties of aluminum doped zinc oxide were then examined by SEM, XRD, PL, UV-vis absorbance spectrum, and EDS.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.20-20
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• 2010

반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2, 500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

• Journal of the Semiconductor & Display Technology
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• v.17 no.2
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• pp.1-5
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• 2018

Elastic resistive pressure sensor is fabricated by a direct spray coating of silver nanowires (AgNWs) on uncured polydimethylsiloxane (PDMS) and an additional coating of a conductive polymer, poly(3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrene sulfonate) (PEDOT:PSS). To improve the sensitive and stability, we have fabricated sandwich-structured AgNW/polymer sensor where two AgNW/polymer-coated PDMS films are laminated with the conducting surfaces contacted by pressure lamination. It shows a resistance decrease upon loading due to the formation of dense network of AgNWs. It is demonstrated that the sandwich-structured AgNW/polymer sensor exhibits very high sensitivity ($2.59kPa^{-1}$) and gauge factor (37.8) in the low pressure regime. It can also detect a subtle placement and removal of a weight as low as 3.4 mg, the corresponding pressure of which is about 5.4 Pa. It is shown that the protrusion of AgNWs from PDMS is suppressed substantially by the over-coated PEDOT:PSS layer, thereby reducing hysteresis and rendering the sensor more stable.

• Journal of Radiation Protection and Research
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• v.38 no.3
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• pp.132-137
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• 2013

Cryogenic particle detectors have recently been adopted in radiation detection and measurement because of their high energy resolution. Many of these detectors have demonstrated energy resolutions better than the theoretical limit of semiconductor detectors. We report the development of alpha spectrometer using a micro-fabricated magnetic calorimeter coupled to a large-area particle absorber. A piece of gold foil of $2{\times}2{\times}0.05mm^3$ was glued to the paramagnetic temperature sensor made of sputtered Au:Er film to serve as an absorber for incident alpha particles. We performed experiments with 241Am source at cryogen free adiabatic demagnetization refrigerator (CF-ADR). A high energy resolution of 6.8 keV in FWHM was obtained for 5.5 MeV alpha particles.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.33 no.6
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• pp.255-260
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• 2023

As demanding the detection of explosive molecules, it is required to develop rapidly and precisely responsive sensors with ultra-high sensitivity. Since two-dimensional semiconductors have an atomically thin body nature where mobile carriers accumulate, the abrupt modulation carrier in the thin body channel can be expected. To investigate the effectiveness of WSe₂ semiconductor materials as a detection material for TNT (Trinitrotoluene) explosives, WSe₂ was synthesized using thermal chemical vapor deposition, and afterward, WSe₂ FETs (Field Effect Transistors) were fabricated using standard photo-lithograph processes. Raman Spectrum and FT-IR (Fourier-transform infrared) spectroscopy reveal that the adsorption of TNT molecules induces the structural transition of WSe₂ crystalline. The electrical properties before and after adsorption of TNT molecules on the WSe₂ surface were compared; as -50 V was applied as the back gate bias, 0.02 μA was recorded in the bare state, and the drain current increased to 0.41 μA with a dropping 0.6% (w/v) TNT while maintaining the p-type behavior. Afterward, the electrical characteristics were additionally evaluated by comparing the carrier mobility, hysteresis, and on/off ratio. Consequently, the present report provides the milestone for developing ultra-sensitive sensors with rapid response and high precision.

• Journal of Adhesion and Interface
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• v.25 no.2
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• pp.56-62
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• 2024

In this study, LiDAR-detectable black hollow-structured materials are synthesized using different reducing agents to evaluate their applicability to LiDAR sensor. Initially, white SiO₂/TiO₂ core/shell (WST) materials are fabricated via a sol-gel method, followed by a reduction using ascorbic acid (AA) and sodium borohydride (SB). After the reduction, subsequent etching of the SiO₂ core leads to the formation of two different black hollow-structured materials (AA-BHT and SB-BHT). The lightness (L^*) and near-infrared (NIR) reflectance (R%) of AA-BHT are measured as ca. 19.1 and 34.5 R%, and SB-BHT shows values of ca. 11.5 and 31.8 R%, respectively. While AA-BHT exhibits higher NIR reflectance compared to SB-BHT, it displays slightly lower blackness. Compared with core/shell structured materials, improved NIR reflectance of both AA-BHT and SB-BHT is attributed to the morphology of hollow- structured materials, which increase light reflection at the interface between air and black TiO₂ according to the Fresnel's reflection principle. Consequently, both AA-BHT and SB-BHT are effectively detected by the commercially available LiDAR sensors, validating their suitability as black materials for autonomous vehicle and environment.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.24 no.4
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• pp.31-37
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• 2017

Recently, there has been substantial interest in flexible and wearable devices whose properties and performances are close to conventional devices on hard substrates. Despite the advancement on flexible devices with organic semiconductors or carbon nanotube films, their performances are limited by the carrier scattering at the molecular to molecular or nanotube-to-nanotube junctions. Here in this study, we demonstrate on the vertical semiconductor crystal array embedded in flexible polymer matrix. Such structures can relieve the strain effectively, thereby accommodating large flexural deformation. To achieve such structure, we first established a low-temperature solution-phase synthesis of single crystalline 3D architectures consisting of epitaxially grown ZnO constituent crystals by position and growth direction controlled growth strategy. The ZnO vertical crystal array was integrated into a piece of polydimethylsiloxane (PDMS) substrate, which was then mechanically detached from the hard substrate to achieve the freestanding ZnO-polymer composite. In addition, the characteristics of transferred ZnO were confirmed by additional structural and photoluminescent measurements. The ZnO vertical crystal array embedded in PDMS was further employed as pressure sensor that exhibited an active response to the external pressure, by piezoelectric effect of ZnO crystal.