• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.29 no.6
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• pp.245-250
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• 2019

We investigated the post-annealing effect of Sn-incorporated β-Ga₂O₃ (β-Ga₂O₃ : Sn) nanowires (NWs) grown on sapphire (0001) substrates using radio-frequency powder sputtering. The β-Ga₂O₃ : Sn NWs were converted to a porous structure during the vacuum annealing process at 800℃. Host non-stoichiometric Ga₂O_3-x, is transformed into stoichiometric Ga₂O₃, where Sn atoms separate and form Sn nano-clusters that gradually evaporate in a vacuum atmosphere. As a result, the amount of Sn atoms was reduced from 1.31 to 0.27 at%. Pores formed on the sides of β-Ga₂O₃ : Sn NWs were observed. This increases the ratio of the surface to the volume of β-Ga₂O₃ : Sn NWs.

• Journal of the Korean Applied Science and Technology
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• v.30 no.1
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• pp.88-95
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• 2013

This study attempts to capture the low level carbon dioxide from indoor spaces using a granular activated carbon (WSC-470) which was modified with primary monoethanolamine. Adsorption capacity of the prepared adsorbents was evaluated for pure $CO_2$ flow and 3000 ppm as a function of MEA concentration and solvents such as distilled water, ethanol and methanol. The AC based adsorbents then were characterized in terms of pore structure by BET and chemical functionalities by XPS. While high concentration of MEA reduced specific surface area, porosity and micro pores, nitrogen content which can enhance the surface basicity was increased. The maximum adsorption capacity decreased comparing to the initial AC pellets, whilst the potential of selective adsorption amount at low level $CO_2$ was increased at 45% (0.73 mmol/g).

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.376.1-376.1
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• 2014

그래핀은 차세대 2차원 물질로서 지금까지 활발히 연구되어 왔으나 밴드갭이 없기 때문에 전자소자로서의 응용이 매우 제한적이다. 최근에 그래핀을 대체할 수 있는 물질로서 Transition Metal Dichalcogenides (TMDs)가 주목을 받고 있다. 특히, TMDs 중에서 $MoS_2$는 bulk일 때 indirect한 1.2 eV인 밴드 갭을 갖고 있으나, layer가 줄어들면서 direct한 1.8 eV인 밴드갭을 가진다. 국내외 여러 연구 그룹에서 $MoS_2$를 이용하여 제작한 Field Effect Transistor (FET)는 high-$\small{K}$ gate가 산입되지 않은 경우에 on-off ratio와 mobility가 각각 $10^6$와 약 $3cm^2/Vs$로 나타나고 있다. 이와 같이 아주 우수한 전기적, 광학적 특성을 갖는 소자 응용성을 가지고 있다. 최근까지의 연구결과들은 대부분 mechanical exfoliation method (MEM) 로 제작된 $MoS_2$ monolayer를 이용하였으나, 이 방법은 large scale 및 layer controllable에는 적합하지 않다. 본 연구에서는 대면적의 집적회로 응용에 적합한 chemical vapor deposition법을 이용하여 $MoS_2$를 성장하였다. 높은 결정성을 위해 sulphur (powder purity 99.99%)와 molybdenum trioxide(powder purity 99.9%)를 이용하고, Ar 가스 분위기에서 sulphur powder 및 molybdenum trioxide powder를 각각 $130^{\circ}C$ 및 $1000^{\circ}C$로 유지하며 $MoS_2$ 박막을 성장하였다. 성장된 $MoS_2$ 박막은 Atomic force Microscopy (AFM)을 통해 박막의 단차와 roughness을 확인하였다. 또한, X-ray Diffraction (XRD) pattern 분석으로 박막의 결정성을 확인하였으며, Raman Spectroscopy, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Photoluminescence (PL) 측정으로 광학적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.347.2-347.2
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• 2014

최근, 비정질 산화물 반도체 thin film transistor (TFT)는 수소화된 비정질 실리콘 TFT와 비교하여 높은 이동도와 큰 on/off 전류비, 낮은 구동 전압을 가짐으로써 빠른 속도가 요구되는 차세대 투명 디스플레이의 TFT로 많은 연구가 진행되고 있다. 한편, 기존의 Thin-Film-Transistor 제작 시 우수한 박막을 얻기 위해서는 $500^{\circ}C$ 이상의 높은 열처리 온도가 필수적이며 이는 유리 기판과 플라스틱 기판에 적용하는 것이 적합하지 않고 높은 온도에서 수 시간 동안 열처리를 수행해야 하므로 공정 시간 및 비용이 증가하게 된다는 단점이 있다. 이러한 점을 극복하기 위해 본 연구에서는 간단하고, 낮은 제조비용과 대면적의 박막 증착이 가능한 용액공정을 통하여 박막 트랜지스터를 제작하였으며 thermal 열처리와 microwave 열처리 방식에 따른 전기적 특성을 비교 및 분석하고 각 열처리 방식의 열처리 온도 및 조건을 최적화하였다. P-type bulk silicon 위에 산화막이 100 nm 형성된 기판에 spin coater을 이용하여 Al-Zn-Sn-O 박막을 형성하였다. 그리고, baking 과정으로 $180^{\circ}C$의 온도에서 10분 동안의 열처리를 실시하였다. 연속해서 Photolithography 공정과 BOE (30:1) 습식 식각 과정을 이용해 활성화 영역을 형성하여 소자를 제작하였다. 제작 된 소자는 Junctionless TFT 구조이며, 프로브 탐침을 증착 된 채널층 표면에 직접 접촉시켜 소스와 드레인 역할을 대체하여 동작시킬 수 있어 전기적 특성을 간단하고 간략화 된 공정과정으로 분석할 수 있는 장점이 있다. 열처리 조건으로는 thermal 열처리의 경우, furnace를 이용하여 $500^{\circ}C$에서 30분 동안 N2 가스 분위기에서 열처리를 실시하였고, microwave 열처리는 microwave 장비를 이용하여 각각 400 W, 600 W, 800 W, 1000 W로 15분 동안 실시하였다. 그 결과, furnace를 이용하여 열처리한 소자와 비교하여 microwave를 통해 열처리한 소자에서 subthreshold swing (SS), threshold voltage (Vth), mobility 등이 비슷한 특성을 내는 것을 확인하였다. 따라서, microwave 열처리 공정은 향후 저온 공정을 요구하는 MOSFET 제작 시의 훌륭한 대안으로 사용 될 것으로 기대된다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.21 no.8
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• pp.461-467
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• 2011

Cu(In, Ga)$Se_2$ (CIGS) precursor films were electrodeposited on Mo/glass substrates in acidic solutions containing $Cu^{2+}$, $In^{3+}$, $Ga^{3+}$, and $Se^{4+}$ ions at -0.6 V (SCE) and pH. 1.8. In order to induce recrystallization, the electrodeposited $Cu_{1.00}In_{0.81}Ga_{0.09}Se_{2.08}$ (25.0 at.% Cu + 20.2 at.% In + 2.2 at.% Ga + 52.0 at.% Se) precursor films were annealed under a high Se gas atmosphere for 15, 30, 45, and 60 min, respectively, at $500^{\circ}C$. The Se amount in the film increased from 52 at.% to 62 at.%, whereas the In amount in the film decreased from 20.8 at.% to 9.1 at.% as the annealing time increased from 0 (asdeposited state) to 60 min. These results were attributed to the Se introduced from the furnace atmosphere and reacted with the In present in the precursor films, resulting in the formation of the volatile $In_2Se$. CIGS precursor grains with a cauliflower shape grew as larger grains with the $CuSe_2$ and/or $Cu_{2-x}Se$ faceted phases as the annealing times increased. These faceted phases resulted in rough surface morphologies of the CIGS films. Furthermore, the CIGS layers were not dense because the empty spaces between the grains were not removed via annealing. Uniform thicknesses of the $MoSe_2$ layers occurred at the 45 and 60 min annealing time. This implies that there was a stable reaction between the Mo back electrode and the Se diffused through the CIGS film. The results obtained in the present research were sufficiently different from comparable studies where the recrystallization annealing was performed under an atmosphere of Ar gas only or a low Se gas pressure.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2013.05a
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• pp.772-775
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• 2013

We have grown a p-GaN film on sapphire by MOCVD and explored the post-annealing effort on the film after depositing a $2500{\AA}$ thick $SiO_2$ protective layer on it. By etching the $SiO_2$ protective film after the heat treatment, the hole concentration was measured, and compared with the data values before the heat treatment. In addition to the concentration, the hole mobility was also monitored while varying the atmospheric gas ratio of $N_2$ and $O_2$, the rapid thermal annealing temperatures ($750^{\circ}C$ and $650^{\circ}C$) and times (1 to 15 min.) In order to investigate the optical and structural properties of the film, room temperature and low temperature PL measurements were conducted.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.12 no.2
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• pp.144-149
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• 2003

Carbon tips were grown on Si cantilevers by applying an electron beam to them directly with Scanning Electron Microscope. A carbon tip was fabricated by aligning the electron beam directly down the vertical axis of Si cantilever and then irradiating a single spot on the cantilever for a proper time in the dominant atmosphere of residual gases generated by the oil of the diffusion pump. A number of control parameters for SEM, including exposure time, acceleration voltage, emission current, and beam probe current, were allowed to make various aspect ratio feature. The growth of carbon tips was not affected by the surface morphology of substrates. We could acquired the tip whose effective length is 0.5 $\mu\textrm{m}$, bottom diameter is 90 nm and cone half angle $3.5^{\circ}$ The growth technique of the high aspect ratio carbon tips on the tip-free cantilevers is available to reduce the complexities of fabricating sub-micron scale tips on the PZT thin film actuator integrated AFM cantilevers.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.98-98
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• 2000

초고집적(ULSI) 반도체 소자의 multilevel metalization을 위한 중간 유저네로서 저 유전상수(k<)와 높은 열적안정성(>45$0^{\circ}C$)을 갖는 새로운 물질을 도입하는 것이 필요하다. 중합체 박막은 낮은 유전상수와 높은 열적 안정성으로 인하여 low-k 물질로 적당하다고 여겨진다. PECVD에 의한 plasma polymer 박막의 증착은 많이 보고되어 왔으마 고밀도 플라즈마 형성이 가능하고 기판으로 유입되는 ion의 energy 조절이 가능한 inductively coupled plasma(ICP) CVD에 의한 plasma polymer 박막에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 Mtehyl-cyclohexane precusor를 사용하여 substrate에 bias를 주면서 inductively coupled plasma(ICP)를 이용하여 플라즈마 폴리머 박막(plasma polymerized methyl-cyclohexane : 이하^g , pp MCH라 칭함)을 증착하였으며 ICP power와 substrate bias(SB) power가 증착된 박막의 특성에 어떠한 영향을 미치는지 알아보았다. 증착된 박막의 유전상 수 및 열적 안정성은 ICP power의 변화에 비해 SB power의 변화에 더 크게 영향을 받았다.^g , pp MCH 박막은 platinum(Pt) 기판과 silicon 기판위에서 같이 증착되었다. Methyl-cyclohexane precursor는 4$0^{\circ}C$로 유지된 bubbler에 담겨지고 carrier 가스 (H2:10%, He:90%)에 의해 reactor 내부로 유입된다.^g , pp MCH 박막은 증착압력 350 mTorr, 증착온도 6$0^{\circ}C$에서 \circled1SB power를 10W에 고정시키고 ICP power를 5W부터 70W까지, \circled2ICP power를 10W에 고정시키고 SB power를 5W부터 70W까지 변화하면서 증착하였다. 유전 상수 및 절연성은 Al/PPMCH//Pt 구조의 capacitor를 만들어서 측정하였으며, 열적 안정성은 Ar 분위기에서 30분간의 열처리 전후의 두께 변화를 측정함으로써 분석하였다. SB power 10W에서 ICP power가 5W에서 70w로 증가함에 따라 유전상수는 2.65에서 3.14로 증가하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 크게 향상되지 않은 것으로 나타났다. ICP power 10W에서 SB power가 5W에서 70W로 증가함에 따라 유전상수는 2.63에서 3.46으로 증가하였다. 열적 안정성은 SB power의 증가에 따라 현저하게 향상되었으며 30W 이상에서 증착된 박막은 45$0^{\circ}C$까지 안정하였고, 70W에서 증착된 박막은 50$0^{\circ}C$까지 안정하였다. 열적 안정성은 ICP power의 증가에 따라서는 현저하게 향상되었다. 그 원인은 SB power의 인가에 의해 활성화된 precursor 분자들이 큰 에너지를 가지고 기판에 유입되어 치밀한 박막이 형성되었기 때문으로 사료된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.111-111
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• 2000

최근 질화물 반도체를 이용한 단파장 laser diode (LD)와 ultraviolet light emitting diode (LED)에 관한 관심의 증가로 인하여 AlGaN의 성장에 관한 연구가 많이 진행되고 있다. Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD)법을 이용한 AlGaN 성장에 있어서는 Al의 전구체로 널리 사용되고 있는 trimethylaluminum (TMAl)과 암모니아와의 기상에서의 adduct 형성을 억제하기 위하여 주로 저압에서 성장을 하거나 원료 가스의 유속을 증가시키는 방법으로 연구가 되고 있다. 또한, AlN의 경우 GaN보다 녹는점이 매우 높기 때문에 일반적으로 Al을 포함하는 질화물 반도체의 성장에 있어서는 GaN보다 녹는점이 매우 높기 때문에 일반적으로 Al을 포함하는 질화물 반도체의 성장에 있어서는 GaN 성장 시보다 높은 온도에서 성장이 이루어지고 있다. MOCND법을 이용하여 AlGaN를 성장시키는 대부분의 연구들은 100$0^{\circ}C$ 이상의 고온에서의 성장 온도가 AlGaN특성에 미치는 영향에 대한 것으로 국한되고 있다. 그러나, InGaN/GaN multiple quantum wells (MQWs) 구조의 LD나 LED를 성장시키는 경우 In의 desorption을 억제하기 위하여 MQWs층 위에 저온에서 AlGaN를 성장하는 데 있어서 AlGaN의 성장 온도를 500-102$0^{\circ}C$로 변화시키면서 AlGaN의 성장거동을 고찰하였다. GaN는 사파이어 기판을 수소분위기하에서 고온에서 가열한 후 저온에서 GaN를 이용한 핵생성층을 성장하고 102$0^{\circ}C$의 고온에서 1.2$\mu\textrm{m}$정도의 두께로 성장하였다. AlGaN는 고온에서 성장된 GaN 위에 200Torr의 성장기 압력 하에서 trimethylgallium (TMGa)과 TMAl의 유속을 각각 70 $\mu$mol/min 으로 고정한 후 성장온도만을 변화시키며 증착하였다. 성장 온도가 낮아짐에 따라 AlGaN의 표면거칠기가 증가하고, 결함과 관련된 포토루미네슨스가 현저히 증가하는 것이 관찰되었다. 그러나, 성장온도가 50$0^{\circ}C$정도로 낮아진 경우에 있어서는 표면 거칠기가 다시 감소하는 것이 관찰되었다. 이러한 현상은 저온에서 표면흡착원자의 거동에 제한이 따르기 때문으로 생각되어진다. 또한, 성장 온도가 낮아짐에 따라 AlGaN의 성장을 저해하기 때문으로 판단된다. 성장 온도 변화에 따라 성장된 V의 구조적 특성 및 표면 거칠기 변화를 관찰하여 AlGaN의 성장 거동을 논의하겠다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.11a
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• pp.88.1-88.1
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• 2011

SOFC는 사용되는 셀의 디자인에 따라 튜브형, 평판형으로 구분되어진다. 평판형의 경우에는 전해질 지지형(ESC), Anode 지지형(ASC) 및 금속 지지형(MSC)로 크게 나눌 수 있다. SOFC 스택은 이와 같은 셀과 밀봉재, 집전체, 분리판의 구성요소를 여러 장으로 적층하여 이루어진다. SOFC 발전시스템은 SOFC 스택과 EBOP, MBOP로 구성되는데, SOFC 발전시스템의 상용화를 위해 선행되어야 할 것은 스택의 안정적 출력 및 신뢰성 확보이다. 즉, 셀, 밀봉재, 분리판 및 집전체로 대변되는 구성요소들이 스택에 장착되었을 때 그 기능을 최대한 발휘하면서도 점진적 또는 급격한 품질저하가 발생되지 말아야 한다. 특히, 밀봉재의 경우 SOFC에 사용되는 연료와 공기의 혼합(Cross-over)을 방지하는 중요한 기능을 담당하고 있으며 여러 장 적층된 분리판의 전기적 단락을 방지해야 한다. 또한 SOFC의 특성상 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 다른 구성요소와 화학적 반응이 없어야하고 열싸이클(Thermal cycle)을 견딜 수 있도록 충분한 기계적 강도가 보장되어야 하는 등 요구되는 품질기준이 엄격하다. SOFC의 밀봉재는 접합형(Brazing), 압착형(Compressive), 용융-고정형(Glass-ceramic)이 대표적으로 적용되고 있다. 이 중에서 Brazing 물질과 방법은 현재 활발히 연구가 수행 중에 있지만 범용적으로 사용되고 있지는 않은 상태이고 Compressive 밀봉재와 Glass-ceramic 밀봉재가 대면적 SOFC 스택에 사용되어 적용 가능성을 평가받고 있다. 본 연구에서는 SOFC 구성요소의 국산화를 추진하는 지경부과제의 결과물 중 (주)써모텍에서 개발한 Glass-ceramic 밀봉재(RC1) 단품에 대한 특성평가와 실제 단전지 평가를 통해 SOFC 스택 적용 가능성을 평가하였다. 밀봉재 단품에 대한 특성평가는 용융특성, 상분석, 열팽창계수 등의 물리적, 화학적 평가 외에 가스 누설 정도를 평가하는 기밀도 평가와 SOFC의 작동 온도인 $700^{\circ}C$와 상온 분위기를 주기적으로 인가하는 Thermal cycle 특성을 평가하였다. 셀을 한 장 사용하는 단전지(Unit cell) 평가는 RIST에서 자체 제작한 $100{\times}100mm^2$ 평판형 ASC 셀을 사용하여 수행하였으며, 밀봉재는 Dispensing 공정을 통해 구성되었다.