• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.177-177
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• 2011

Complementary metal-insulator-metal capacitor에서 $SiO_2$는 절연체로 널리 사용되고 있었으나, 반도체 소자의 고직접화로 인한 선폭의 감소로 터널링 효과에 의해 누설전류가 증가하여, 대체 물질에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 $ZrO_2$는 고유전율, wide bandgap, 열안정성의 특징을 가지고 있어 대체 물질로 주목 받고 있다. $ZrO_2$ 박막 제작에는 sputter, atomic layer deposition 등의 진공증착을 이용한 방법과 용액을 이용한 sol-gel 법이 있다. 화학용액을 이용한 sol-gel 법은 소자의 패턴을 프린트 할 수 있는 장점과 상대적으로 값싼 공정으로 인해 최근 주목 받고 있지만, 진공증착법에 비해서 연구가 전무한 실정이다. 본 연구에서는 sol-gel 법에 의해 프린트된 $ZrO_2$ 박막의 광특성을 분광타원편광분석법으로 연구하였다. Si 기판위에 0.1 M의 $ZrO_2$ sol을 입힌 뒤에 $300{\sim}700^{\circ}C$의 온도에서 열처리 하였다. 분광타원 편광분석기로 1.12~6.52 eV 에너지 영역에서 측정하였고, $ZrO_2$ 박막의 광특성 분석을 위해서 Tauc-Lorentz 모델을 이용하였다. 그 결과 고온에서의 열처리로 인해 효율이 높아서 소자로 이용할 수 있는 tetragonal 구조를 가진 $ZrO_2$ 박막이 형성됨을 분석할 수 있었다. 본 연구는 sol-gel법으로 제작된 $ZrO_2$ 박막의 고직접, 고속 소자응용성과 비파괴적인 광특성 분석법을 제시하고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.405-405
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• 2012

InSb는 높은 전자이동도와 낮은 밴드갭을 가지고 있어 저전력 고효율의 고주파소자 및 비선형 광소자에 적합한 물질이다. 특히 InSb 기반 소자들은 전자-포논효과의 영향을 덜 받는 저온에서 고감도 소자로도 사용되고 있는데, 소자의 최적합 설계와 제작시의 실시간 성장제어를 위해서는 넓은 온도범위에서의 InSb의 광물성이 필요하다. 분광타원편광분석법(ellipsometry)은 물질의 광특성인 유전율 함수를 정확하게 측정 할 수 있은 기술로써, InSb 에 대한 유전율 함수는 많은 연구를 통해 잘 알려져 있다. 그러나, 온도변화에 대한 연구로는 100-700 K, 1.2-5.6 eV의 제한된 온도와 분광영역에서만 이루어졌다. 본 연구에서는 보다 확장된 온도범위(25-686 K), 광역 에너지 범위 (0.74-6.5 eV)에서 분광타원편광분석 연구를 수행하였다. 그 결과 저온에서의 전자-포논 효과의 감소로 인한 청색천이와 보다 명확한 전자전이점들의 값을 얻었다. 특히, 100 K 까지의 이전 연구에서는 구분할 수 없었던 $E_2'$ 전이점을 본 연구의 25 K 의 유전율 함수에서 명확히 구분할 수 있었고, 고에너지 영역의 $E_1'+{\Delta}_1+{\Delta}_1'$ 전이점의 온도의존성을 처음으로 연구하였다. 본 연구의 결과는 InSb 를 기반으로 한 광전자 소자의 개발 및 적용분야와 밴드갭 엔지니어링 분야에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.162-162
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• 2010

InAs 는 광전자 및 광통신 소자에 널리 이용되는 $In_xGa_{1-x}As_yP_{1-y}$ 화합물의 endpoint 로서, Heterojunction Field-Effect Transistors (HEMTs), Heterojunction Bipolar Transistor (HBT) 등에 중요하게 이용되고, 다양한 소자의 기판으로도 폭넓게 사용되는 물질이다. InAs 의 반도체 소자로의 응용을 위해서는 정확한 광 특성과 밴드갭 값들이 필수적이며, 분광타원편광분석법(ellipsometry) 을 이용한 상온 InAs 유전율 함수는 이미 정확히 알려져 있다. 그러나 상온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 여러 개의 밴드갭들이 중첩되어 있어, 밴드구조계산 등에 필수적인 InAs의 전이점을 정확히 정의하기 어렵다. 또한, 현재의 산업계에서 중요하게 여겨지는 실시간 모니터링을 위해서는 증착온도에서의 유전율 함수 데이터베이스가 필수적이다. 이와 같은 필요성에 의해, 22 K - 700 K 의 온도범위에서 InAs 의 유전율 함수와 밴드갭 에너지에 대한 연구를 수행하였다. InAs bulk 기판을 methanol, acetone, DI water 등으로 세척 한 뒤, 저온 cryostat 에 부착하였다. 분광타원분석법은 표면의 오염에 매우 민감하기 때문에, 저온에서의 응결 방지를 위해 고 진공도를 유지하며, 액체 헬륨으로 냉각하였다. 0.7 - 6.5 eV 에너지 영역에서 측정이 가능한 분광타원편광분석기로 측정한 결과, 온도가 증가함에 따라 열팽창과 phonon-electron 상호작용효과의 증가에 의해, 밴드갭 에너지 값의 적색 천이와 밴드갭들의 중첩을 관찰 할 수 있었다. 정확한 밴드갭 에너지 값의 분석을 위하여 2계 미분을 통한 표준 밴드갭 해석법을 적용하였으며, 22 K 의 저온에서는 $E_2$ 전이점 영역에서 중첩된 여러 개의 밴드갭들을 분리 할 수 있었다. 또한 고온에서의 연구를 통해, 실시간 분석을 위한 InAs 유전함수의 데이터베이스를 확립하였다. 본 연구의 결과는 InAs 를 기반으로 한 광전자 소자의 개발 및 적용분야와 밴드갭 엔지니어링 분야에 많은 도움이 될 것으로 예상한다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.39 no.1
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• pp.11-19
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• 2019

Spectroscopic ellipsometry is a powerful tool for analyzing optical properties of material. Ellipsometry measurement results is usually given by change of polarization state of probe light, so the measured result should be properly treated and transformed to meaningful parameters by transformation and modeling of the measurement result. In case of hydrogenated amorphous silicon, Tauc-Lorentz dispersion is usually used to model the measured ellipsometry spectrum. In this paper, modeling of spectroscopic ellipsometry result of hydrogenated amorphous silicon using Tauc-Lorentz dispersion is discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2009.08a
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• pp.253-253
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• 2009

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.33 no.5
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• pp.201-209
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• 2022

The previously developed microspot spectroscopic ellipsometer (SE) is upgraded to a microspot SE compatible with the atomic force microscope (AFM). The focusing optical system of the previous microspot SE is optimized to incorporate an AFM head. In addition, the rotating compensator ellipsometer in polarizer-sample-compensator-analyzer configuration is adopted in order to minimize the negative effects caused by beam wobble. This research leads to the derivation of the expressions needed to get spectro-ellipsometric constants despite the fact that the employed rotating compensator is far from the ideal achromatic quarter-wave plate. The spot size of the developed microspot SE is less than 20 ㎛ while the AFM head is mounted. It operates in the wavelength range of 190-850 nm and has a measurement accuracy of δΔ ≤ 0.05° and δΨ ≤ 0.02°, respectively. Fast measurement of ≤3 s/sp is realized by precisely synchronizing the azimuthal angle of a rotating compensator with the spectrograph. The microspot SE integrated with an AFM is expected to be useful in characterizing the structure and optical properties of finely patterned samples.

• New Physics: Sae Mulli
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• v.68 no.12
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• pp.1281-1287
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• 2018

In this study, $Al_xGa_{1-x}N$ films were grown on (0001) sapphire substrates by using metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD). The crystallinity of the grown films was examined with X-ray diffraction (XRD) patterns. The surfaces and the chemical properties of the $Al_xGa_{1-x}N$ films were investigated using atomic force microscopy (AFM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), respectively. The optical properties of the $Al_xGa_{1-x}N$ film were studied in a wide photon energy range between 2.0 ~ 8.7 eV by using spectroscopic ellipsometry (SE) at room temperature. The data obtained by using SE were analyzed to find the critical points of the pseudodielectric function spectra, $<{\varepsilon}(E)>=<{\varepsilon}_1(E)>+i<{\varepsilon}_2(E)>$. In addition, the second derivative spectra, $d^2<{\varepsilon}(E)>/dE^2$, of the pseudodielectric function for the $Al_xGa_{1-x}N$ films were numerically calculated to determine the critical points (CPs), such as the $E_0$, $E_1$, and $E_2$ structure. For the four samples (x = 0.18, 0.21, 0.25, 0.29) between a composition of x = 0.18 and x = 0.29, changes in the critical points (blue-shifts) with increasing Al composition at 300 K for the $Al_xGa_{1-x}N$ film were observed via ellipsometric measurements for the first time.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.161-161
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• 2010

InAsSb alloy system 은 HgCdTe 를 대체하는 적외선 광소자 및 검출기 등에 응용이 가능한 유망한 물질이지만 정확한 유전함수 및 전이점의 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 타원 편광 분석법을 이용하여 1.5 ~ 6 eV 의 분광 영역에서 As 조성비를 각기 (x = 0, 0.127, 0.337, 0.491, 0.726 및 1.00) 다르게 한 $InAs_xSb_{1-x}$ alloy의 유전함수를 측정하였다. 또한 표면에 자연산화막을 제거하기 위하여 Methanol 과 DI Water 로 표면을 세척 한 후 $NH_4OH$, Br in Methanol, HCl 등으로 적절한 화학적 에칭을 하여 산화막을 제거함으로서 순수한 InAsSb 의 유전함수를 측정할 수 있었다. 측정된 InAsSb 유전함수를 Standard analytic critical point line shape 방법으로 As 조성비에 따른 에너지 전이점을 얻을 수 있었다. 또한 얻어진 에너지 전이점 값을 이용하여 linear augmented Slater-type orbital 방법으로 전자 밴드 구조 계산을 하였고, 이를 바탕으로 $E_0$, $E_1$, $E_2$ 전이점 지역의 여러 전이점 ($E_1$, $E_1+\Delta_1$, $E_0'$, $E_0'+\Delta_0'$, $E_2$, $E_2+\Delta_2$, $E_2'$, $E_2'+\Delta_2$, $E_1'$) 의 특성을 정확히 정의할 수 있었다. 또한 As 조성비가 증가하면서 $E_2$, $E_2+\Delta_2$, $E_2'$, $E_2'+\Delta_2$ 전이점들이 서로 교차 되는 것을 발견하였고, 저온에서만 관측이 가능하였던 InSb 의 두 saddle-point (${\Delta_5}^{cu}-{\Delta_5}^{vu}$, ${\Delta_5}^{cl}-{\Delta_5}^{vu}$)를 상온에서 찾아내었다. 타원 편광 분석법을 이용한 전이점 연구 및 물성 분석은 InAsSb alloy 의 광학적 데이터베이스를 확보하는 성과와 더불어 새로운 디바이스기술 및 광통신 산업에도 유용한 정보가 될 것이다.

• Journal of IKEEE
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• v.20 no.4
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• pp.392-397
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• 2016

In this paper, Characteristics of the ITO thin film deposited were analyzed using DC magnetron sputtering in order to investigate the deposition conditions of ITO thin film for transparent electrode. The experiment conditions were atmospheric pressure from 1 to 3[mTorr] with 1 [mTorr] step, bias electric voltage ranged from 260[V] to 330[V] with 10[V] step. The transmittance, refractive index and surface and cross-sectional shape of the deposited thin film were measured with an UV.-VIS. spectrophotometer, ellipsometer and SEM. Such condition as 1~2[mTorr] and near 300[V] voltage the transmittance was over 90[%] and the refractive index more than 2. Therefore, it was confirmed that the appropriate condition for making a highly transparent conductive electrode.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.18 no.1
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• pp.60-65
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• 2009

We performed a study on optical properties of $BaSm_2Ti_4O_{12}$ thin films by vacuum ultra violet spectroscopic ellipsometry in the $0.92{\sim}8.6\;eV$ energy range. For the analysis of the measured ellipsometric spectra, a 5-layer model was applied where optical property of the $BaSm_2Ti_4O_{12}$ layer was well represented by a Tauc-Lorentz dispersion function. Our analysis clearly showed new structure in high energy region at about 7.5 eV Consistent changes of refractive index & extinction coefficient of the $BaSm_2Ti_4O_{12}$ thin film by the growth and annealing temperatures were also confirmed.