• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.17 no.7
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• pp.420-424
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• 2016

In this study, we developed photocatalytic technology to address the emerging serious problem of air pollution through indoor air cleaning. A single layer of $WO_3$ was prepared by using the dry process of general RF magnetron sputtering. At a base vacuum of $1.8{\times}10^{-6}$[Torr], the optical and electrical properties of the resulting thin films were examined for use as a transparent electrode as well as a photocatalyst. The single layer of $WO_3$ prepared at an RF power of 100 [W], a pressure of 7 [mTorr] and Ar and $O_2$ gas flow rates of 70 and 2 sccm, respectively, showed uniform and good optical transmittance of over 80% in the visible wavelength range from 380 [nm] to 780 [nm]. The optical catalyst characteristics of the $WO_3$ thin film were examined by investigating the optical absorbance and concentration variance in methylene blue, where the $WO_3$ thin film was immersed in the methylene blue. The catalytic characteristics improved with time. The concentration of methylene blue decreased to 80% after 5 hours, which confirms that the $WO_3$ thin film shows the characteristics of an optical catalyst. Using the reflector of a CCFL (cold cathode fluorescent lamp) and the lens of an LED (lighting emitting diode), it is possible to enhance the air cleaning effect of next-generation light sources.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.5
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• pp.339-344
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• 2001

An all solid-state thin film supercapacitor (TFSC) with Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ structure was fabricated on Pt/Ti/Si substrate using Co$_3$O$_4$ thin film electrode. Each Co$_3$O$_4$ film was grown by reactive dc reactive magnetron sputtering with increasing $O_2$/[Ar+O$_2$] ratio. Amorphous LiPON electrolyte film was deposited on Co$_3$O$_4$/Pt/Ti/Si in pure nitrogen ambient by using reactive rf magnetron sputtering. The electrochemical behavior of the Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ multi-layer structures exhibits a behavior of a bulk-type supercapacitor, even though much lower capacity (from 5 to 25 mF/$\textrm{cm}^2$-$\mu\textrm{m}$) than that of the bulk one. It was found that the TFSC showed a fairly constant discharge capacity with a constant current of 50 $\mu\textrm{A}/\textrm{cm}^2$ at the cut-off voltage 0-2V during 400 cycles. It is shown that the electrochemical behavior of the Co$_3$O$_4$/LiPON/Co$_3$O$_4$ TFSC is dependent upon the sputtering gas ratio. The capacity dependency of electrode films on different gas ratios was explained by different structural, electrical, and surfacical properties.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.27 no.5
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• pp.253-260
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• 1994

Ta-N films were reactively sputter deposited by dc magnetron sputtering from a Ta target with a various Ar-N, gas ratio. Electrical resistivity of pure Ta film was 150$\mu$$\Omega$cm and decreased initially with nitrogen addition, and then increased to a value of 220$\mu$$\Omega$-cm~260$\mu$$\Omega$-cm at 9%~23% nitrogen partial flow. Rutherford backscattering spectrometry(RBS) and Auger electron spectroscopy (AES) analysis show that nitrogen content in the film is increased with the nitrogen partial flow. The film contains 58at.% nitrogen at 36% nitrogen partial flow. Both the phase and the microstructure of the as-deposisted films were investigated by x-ray diffractometry(XRD) adn transmission electron microscopy (TEM) at various nitrogen content. The phase of pure Ta film is identified as $\beta$-Ta with a 200$\AA$~300$\AA$ grain size. The phase of Ta film is changed to bcc-Ta as small amount of nitrogen is added. Crystalline Ta2N film was deposited at 24at.% nitrogen content. Amorphous phase is formed over a range of nitrogen content from about 33at.% to 35at.% while crystalline fcc-TaN is observed to form at 39at.%~48at.% nitrogen content.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.305-305
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• 2012

빗각 증착은 입사 증기가 기판과 평행하게 입사하지 않고 기울여져 입사하는 코팅 방법으로 박막의 조직을 다양한 형태로 제어할 수 있다. 사전 연구결과에서 빗각으로 코팅된 알루미늄(Al) 박막의 경우 빗각으로 코팅되지 않은 Al 박막보다 반사율, 표면조도, 내식성이 향상되는 결과를 얻었다. 본 연구에서는 빗각 증착과 Al 박막의 Si 함유량이 반사율, 내열, 내식성에 미치는 영향을 비교 분석하였다. 마그네트론 스퍼터링으로 Al과 Al-Si 합금(Al-3 wt%Si, Al-10wt%Si)을 코팅하였다. 기판은 실리콘 웨이퍼와 염수분무시험을 위해 냉간압연강판을 사용하였으며 기판은 진공용기에 장착하기 전 알코올과 아세톤으로 초음파 세척 후 진공용기에서 글로우 방전을 이용하여 청정을 실시하였다. 기판 청정이 끝나면 기판을 $0^{\circ}$, $30^{\circ}$, $45^{\circ}$, $60^{\circ}$의 다양한 빗각으로 고정시켜 다층의 Al과 Al-Si 합금 박막을 코팅하였다. 박막의 조직을 관찰하기 위해 전자현미경을 사용하였으며 Al과 Al-Si 박막이 코팅된 냉간압연강판의 부식 특성을 평가하기 위해서 염수분무시험을 실시하였다. 박막의 치밀도 측정을 위해 Ferroxyl 시험을 실시하여 철과 Ferroxyl 용액이 반응하여 발생하는 파란 반점으로 기공도를 평가하였다. 박막의 내열성 평가를 위해서 대기 전기로를 이용하여 $450^{\circ}C$, $500^{\circ}C$에서 각각 4시간과 8시간 동안 열처리를 실시하여 시편 표면의 색상 변화를 분광광도계와 색차계로 관찰하였다. Al 박막의 Si 함량이 증가할수록 박막의 조직이 치밀해지고 내부식성이 향상되었다. Si이 10 wt% 함유된 박막은$500^{\circ}C$로 8시간 열처리한 후에도 열처리하지 않은 시편과 광택도 비교에서 변화가 크지 않았다. 빗각 $30^{\circ}$에서 코팅한 Si 함량 10 wt%인 박막이 우수한 반사율을 보였으며 염수분무시험에서 216시간이 경과한 후에 적청이 발생하여 우수한 내부식성을 보였다. 따라서 코팅층의 우수한 내부식성과 내열성, 높은 반사율은 다양한 산업분야에 적용이 가능한 우수한 표면처리 소재를 확보할 수 있을 것이라 판단된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.8
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• pp.837-842
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• 1999

The Ta/TaN multilayer structure with repeating layers of a poly-crystalline Ta layer of high ductility and a TaN layer of high hardness is expected to exhibit toughness. This paper reports the results on the hardness and the adhesion strength of Ta/TaN multilayers and compositional gradient Ta/TaN layers deposited on the high speed steel substrate by reactive sputtering as a function of annealing temperature. The TaN film deposited with the $N_2$/Ar ratio of 0.4 in the reactive sputtering process exhibits the highest crystallinity, and the highest hardness and the results of scratch test of the Ta/TaN multilayers. The hardness and adhesion strength of the Ta/TaN multilayers becomes deteriorated with increasing the annealing temperature in the heat treatment right after depositing the layers. Therefore, post-annealing treatments are not desirable in the case of the Ta/TaN multilayers from the standpoint of mechanical properties. Also the hardness of Ta/TaN multilayers increases with decreasing the compositional modulation wavelength, but the adhesion property of the layers is nearly independent of the wavelength. On the other hand, the compositional gradient Ta/TaN film exhibits the highest hardness and the value of scratch test for the post-annealing temperatures of 20$0^{\circ}C$ and 40$0^{\circ}C$, respectively. This tendency of the compositional gradient Ta/TaN films differs from that of the Ta/TaN multilayers.

• Transactions of the Korean hydrogen and new energy society
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• v.10 no.1
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• pp.59-69
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• 1999

AlN thin films were fabricated by reactive sputtering for the application of MIS devices with Al/AlN/Si structure. It has investigated the surface morphology change, I-V characteristics, C-V characteristics, and chemical composition of AlN films with the intriducing time of hydrogen on the fixed deposition condition(RF power: 150W, sputtering pressure: 5mTorr, flow rate ratio of $Ar/N_2=1$, hydrogen concentration: 5%). By addition of the hydrogen the deposition rate decreased drastically whereas the surface morphology changed little. It has been found from the analysis of I-V and C-V characteristics curves that the films deposited with hydrogen addition in initial stage had lower leakage current density, lower flat band voltage and hystersis profile when compared with those with hydrogen addition in last stage. The oxygen concentration in AlN films decreased with addition of hydrogen gas, which suggesting a profitable role in the insulation and C-V characteristics of AlN films.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.209-209
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• 2009

ITO 박막은 박막 태양전지, 유기 태양전지뿐만 아니라 유연한 디스플레이, 발광다이오드와 같은 광학적 장치에 투명한 전극으로써 널리 사용된다. 글라스나 플라스틱 기판위에 형성된 투명 전극은 식각을 통하여 전기회로를 구성한다. 또한 식각 특성을 개선할 필요가 있다. 이 연구에서 우리는 유리 기판위에 코팅된 ITO 박막을 유도결합 $BCl_3/Ar$ 플라즈마를 이용하여 식각하였다. ITO 박막은 RF 마그네트론 스퍼터링을 사용해 200 $^{\circ}C$에서 비알칼리 글라스 위에 증착하였고 ITO 박막의 총 두께는 약 250 nm 이었다. 또한 전기 전도성은 $4.483{\times}10^{-4}{\Omega}cm$, 캐리어 농도는 $3.923{\times}10^{20}cm^{-3}$이고, 홀 이동도는 $3.545{\times}10cm^{-2}/Vs$이었다. Ar 플라즈마에 $BCl_3$ 가스를 첨가시키면서 가스 비율에 따른 ITO의 식각 속도와 ITO와 PR과의 선택비를 측정하였다. 최대 식각 속도는 $BCl_3$(25%)/Ar(75%), 500 W의 RF power, -200 V의 DC-bias voltage, 그리고 2 pa의 공정압력일 때 588 nm/min이었고 선택비는 0.43으로 다소 낮게 측정되었다. 식각된 표면의 화학적 반응은 엑스선 광전자 분광법 (X-ray Photoelectron Spectroscopy)을 사용해 조사되었다. 그리고 식각된 표면의 거칠기는 원자현미경 (Atomic Force Microscopy)을 사용해 측정하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.507-507
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• 2013

유리기판으로 투과되는 빛들 중에는 내부 전반사나 wave-guided mode로 인하여 손실이 일어나 일반적으로 20%의 광추출 효율을 가진다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 연구에는 Photonic Crystal과 같은 주기적인 나노 구조물이 있는데 이러한 구조물을 제작하기 위한 마스크 공정 과정은 대부분 복잡하거나 비싼 단점이 있다. 이에 본 발표에서는 마스크 없이 비정질소다라임 유리의 구조물 생성으로 광 추출 효율이 상승하는지 보고자 하였다. M-ICP (Magnetized-Induced Coupled Plasma)란 용량 결합형 플라즈마와 유도 결합형 플라즈마 두 가지 방식의 플라즈마를 이용한 것인데 용량 결합형 플라즈마를 이용해 이온이 sheath에 의해 가속되어 유리표면에 부딪히고 그에 따라 유리가 식각되는 물리적 식각을 이용하였다. 또한 이온의 밀도를 조절하기 위해 유도결합형 플라즈마 방식을 이용하여 식각률을 높였다. 화학적 식각을 위해서는 CF4와 O2혼합 가스를 이용해 F가 Si와 결합하여 SiF4가 되어 사라지고 탄소잔여물인 C는 O2와 반응하여 제거하였다. 그 결과, 랜덤한 분포를 가지는 미세한 구조물(stochastic sub-wavelength structure)을 유리 표면에 형성할 수 있었고, 또한 다양한 가스 종류와 압력, source power와 bias power, 그리고 시간을 바꿔가며 미세 구조물들을 관찰하였다. 실험 결과, 가시광선 파장 이하의 높이를 갖고 수 마이크로미터의 너비를 갖는 구조물이 전반사되는 빛을 효율적으로 추출하는 것을 산란되는 빛의 정도인 diffusive transmittance 가 기존 0%에서 15% 정도로 증가하는 것으로 스펙트로포토미터 측정을 통해 확인하였다. 이러한 유리 기판 위 구조물 생성방법을 OLED에 적용한다면 적은 비용으로 소자의 효율을 크게 향상 시킬 수 있을 것이다. 또한 본 처리 과정의 장점은 기존의 방법에 필요한 스퍼터링이나 RTA 처리 과정이 필요 없어 공정 단가 절감과 제조 공정의 단순화로 높은 생산성을 얻을 수 있으며 대면적화에도 유리하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.259-259
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• 2012

Mo-Cu 합금은 열전도도, 전기전도도가 우수하고 합금조성에 따라 열팽창계수의 조절이 가능하여 반도체소재, 방열소재, 접점소재 등에 적용가능성이 높은 재료로 주목받고 있다. 또한 상태도 상에서 고용도가 전혀 없기 때문에 박막을 제작하였을 경우, 나노 복합체 형성이 용이하고 질소 분위기에서는 MoN-Cu로 상분리가 가능하여 하드상과 소프트상의 물성을 동시에 보유한 박막 제작이 가능하다. 또한 고온에서 산화반응에 의해 생기는 $MoO_3$, $CuO_3$와 같은 준안정상의 산화물들은 육방정계 구조(HCP)를 가지며 전단특성이 우수하여 자동차 저마찰 코팅재료로써 많은 연구가 진행되고 있다. 반면, Mo-Cu 는 상호간에 고상은 물론 액상에서도 고용도가 전혀 없기 때문에 일반적인 방법으로는 합금화 또는 복합화가 어렵다. 또한 Mo-Cu 박막을 제작할 경우 복수의 타겟을 이용해야 하기 때문에 성분조절과 구조적 제어가 불리하고 공정의 복잡화라는 단점을 가지고 있으며 추가적으로 다른 원소를 첨가하여 3원계, 4원계 이상의 박막을 형성하는 것에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상호간의 고용도가 없는 재료의 합금화가 용이한 기계적 합금화법(Mechanical Alloying)을 이용하여 Mo-Cu 합금분말을 제조하였고, 준안정상태의 구조의 유지가 가능한 방전 플라즈마 소결법(Spark Plasma Sintering)을 이용하여 합금타겟을 제작하였다. Mo-Cu 박막은 제작된 합금타겟을 사용하여 DC 스퍼터링 공정으로 제작하였다. Mo-Cu 박막의 공정조건으로는 타겟조성, 공정분위기, 가스 비율로 정하여 실험을 진행하였다. 제작된 박막은 자동차 코팅재료로써의 적용가능성을 보기 위해서 내열성, 내식성, 내마모성의 특성을 평가하였다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.49 no.6
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• pp.620-624
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• 2012

The role of moisture remaining inside the deposition chamber during the formation of the cubic boron nitride (c-BN) phase in BN film was investigated. BN films were deposited by an unbalanced magnetron sputtering (UBM) method. Single-crystal (001) Si wafers were used as substrates. A hexagonal boron nitride (h-BN) target was used as a sputter target which was connected to a 13.56 MHz radiofrequency electric power source at 400 W. The substrate was biased at -60 V using a 200 kHz high-frequency power supply. The deposition pressure was 0.27 Pa with a flow of Ar 18 sccm - $N_2$ 2 sccm mixed gas. The inside of the deposition chamber was maintained at a moisture level of 65% during the initial stage. The effects of the evacuation time, duration time of heating the substrate holder at $250^{\circ}C$ as well as the plasma treatment on the inside chamber wall on the formation of c-BN were studied. The effects of heating as well as the plasma treatment very effectively eliminated the moisture adsorbed on the chamber wall. A pre-deposition condition for the stable and repeatable deposition of c-BN is suggested.