• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.206.1-206.1
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• 2015

최근에 금속산화물을 증착하는 방법으로 용액공정이 주목 받고 있다. 용액 공정은 대기압에서 매우 간단한 방법으로 복잡한 공정과정을 요구하지 않기 때문에 박막을 경제적으로 간단하게 형성할 수 있다. 하지만 용액공정을 통해 형성한 박막에는 소자의 특성을 열화 시키는 solvent와 탄소계열의 불순물을 많이 포함하고 있어 고온의 열처리가 필수적이다. 박막의 품질을 향상시키기 위해서 다양한 열처리 방법들이 이용되고 있으며, 일반적인 열처리 방법으로는 furnace를 이용한 conventional thermal annealing (CTA)이 많이 이용되고 있다. 하지만, 최근에는 microwave를 이용한 공정이 주목 받고 있다. Microwave energy는 CTA보다 효과적으로 비교적 낮은 온도에서 높은 열처리 효과를 나타낸다. 본 실험은 n-type Silicon 기판에 solution-ZrO2 산화막을 형성 후, oven baking을 한 뒤, CTA와 microwave를 이용하여 solvent와 불순물을 제거 하였다. 전기적 특성을 확인하기 위해 solution ZrO2 산화막 위에 E-beam evaporator를 이용해 Ti 금속 전극을 증착하여 Metal-Oxide-Semiconductor (MOS) capacitor를 제작하였다. 다음으로, PRECISION SEMICONDUCTOR PARAMETER ANALYZER (4156B)를 이용하여, capacitance-voltage (C-V) 특성 및 current-voltage (I-V) 특성을 비교하였다. 다음으로, CTA를 통하여 제작한 소자와 전기적 특성을 비교하였다. 그 결과, Microwave irradiation으로 열처리한 MOS capacitor 소자에서 capacitance 값과 flat band voltage, hysteresis 등이 개선되는 효과를 확인하였다. Microwave irradiation 열처리는 100oC 미만의 온도에서 공정이 이루어짐에도 불구하고 시료 내에서의 microwave 에너지의 흡수가 CTA 공정에서의 열에너지 흡수보다 훨씬 효율적으로 이루어지며, 결과적으로 ZrO2 용액의 불순물과 solvent를 낮은 온도에서 제거하여 고품질 박막 형성에 매우 효과적이라는 것을 나타낸다. 따라서, microwave irradiation 열처리 방법은 비정질 산화막이 포함되는 박막 transistor 소자 제작에 대하여 결정적인 열처리 방법이 될 것으로 기대한다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.3
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• pp.150-154
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• 2003

Amorphous carbon nitride films were deposited on Si(001) substrates by a plasma enhanced chemical vapor deposition technique (PECVD) using $CH_4$and $N_2$as reaction gases. The growth and film properties were investigated while the gas ratio and the working pressure were changed systematically. At 1 Torr working pressure, an increase in the $N_2$partial pressure results in a significant increase of the deposition rate as well as an apparent presence of C ≡N bonding, while little affecting the microstructure and amorphus nature of the films. In the case of changing the working pressure at a fixed $N_2$partial pressure of 98%, a film grown at a medium pressure of $1${\times}$10^{-2}$ Torr shows the most prominent C=N bonding nature and photoluminescent property.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.13 no.5
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• pp.303-308
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• 2003

Amorphous carbon nitride films deposited on Si(001) substrates by a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) technique using CH$_4$and $N_2$as reaction gases were thermally annealed at various temperatures under$ N_2$atmosphere, then their physical properties were investigated particularly as a function of annealing temperature. Above $600^{\circ}C$ a small amount of crystalline $\beta$-$C_3$$N_4$ phase evolves, while the film surface becomes very rough due to agglomeration of fine grains on the surface. As the annealing temperature increases, both the hardness and the $sp^3$ bonding nature are enhanced. In contrast to our expectation, higher annealing temperature results in a relatively higher friction mainly due to big increase in roughness at that temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.11b
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• pp.484-487
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• 2001

Amorphous carbon thin films were deposited using laser ablation technique on Si(100) substrates at different temperatures. In this study, effects of the substrate temperature on the properties of amorphous carbor, films were systematically investigated. The surface morphologic and structural properties of the films were studied by scanning electron microscopy (SEM) and raman spectroscope, respectively. With increasing of the substrate temperature, the surface morphologies were changed significantly. Moreover the intensity ratio of D-band and G-band and the full width at half maximum of these bands were dependent on substrate temperatures.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.19-20
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• 2014

연료전지 스택을 구성하는 핵심 부품 중 하나인 분리판(Bipolar plate)은 반응 연료인 수소와 산소를 분리하여 셀(cell)의 전면적에 균일하게 분배, 공급, 배기 및 전기화학반응에 의해 생성된 전류를 수집하며, 높은 가스밀폐성, 전기전도성 및 내식성이 요구된다. 분리판 소재로는 흑연, 고분자-탄소 복합체 및 금속 등이 사용되고 있으며, 이중 연료전지 스택의 부피, 무게 및 제조비용 감소를 위하여 금속분리판이 주목받고 있다. 그러나 금속분리판의 경우 연료전지 작동환경에서 부식반응에 의한 이온 용출로 인해 전극촉매나 고분자전해질막의 오염을 유발할 수 있다는 단점이 있어 최근 금속계 분리판의 코팅을 통하여 분리판의 내식특성 및 전기적 특성을 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2001.11a
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• pp.484-487
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• 2001

Amorphous carbon thin films were deposited using laser ablation technique on Si(100) substrates at different temperatures. In this study, effects of the substrate temperature on the properties of amorphous carbon films were systematically investigated. The surface morphologic and structural properties of the films were studied by scanning electron microscopy (SEM) and raman spectroscope, respectively. With increasing of the substrate temperature, the surface morphologies were changed singnificantly. Moreover the intensity ratio of D-band and G-band and the full width at half maximum of these bands were dependent on substrate temperatures.

• Journal of Korean Ophthalmic Optics Society
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• v.8 no.2
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• pp.91-97
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• 2003

The behaviors of diamond deposition using microwave plasma chemical vapor deposition method have been studied by varying the concentration of methane in the methane - hydrogen gas mixture. The carbonization is checked from peak intensities of D($sp^3$) and G($sp^2$) peaks in Raman spectra. The hydronization and C-H bonding status in films can also be determined from FTIR results. Both the bonding strength of C-H and the ratio of $sp^3$ to $sp^2$ in bonding are found to be slightly dependent of partial pressure of $CH_4$ Judging from above results, we can conclude that the best value for partial pressure of $CH_4$ in growing process of thick films is about 13.8%.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.5
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• pp.365-373
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• 1997

다이아몬드 형성에 미치는 MPECVD 증착조건에 관하여 연구하였다. 증착 실험 기판은 Si p-type (100)wafer를 사용하였으며 다이아몬드 박막은 다음과 같은 조건하에서 증착되었다. 메탄 농도:0.75%(3scm)-3%(12scm),산소 농도:0%-0.5%(2scm), 반응 압력:20torr-80torr, 반응 온도:$600^{\circ}C$-90$0^{\circ}C$. 낮은 증착온도($600^{\circ}C$)에서는 (100)의 우선성장면을 보였고 온도가 증가함에 따라 (100)과 (111)이 혼재된 cubo-octahedron이 형성되었고 90$0^{\circ}C$에서는 (111)의 우선성장면을 가징 octahedron이 형성되었다. 산소가 첨가됨에 따라 높은 메탄농도에서도 양질의 다이아몬드가 형성되었다. 낮은 압력하(200torr)에서는 비정질탄소가, 높은 압력하(80torr)에서는 양질의 다이아몬드가 형성되었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.91-91
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• 2017

트라이볼로지란? 상대운동을 하면서 서로 영향을 미치는 두면 및 이와 관련된 문제로 마찰, 마모, 윤활에 대한 것을 말한다. 트라이볼로지는 1960대에 조사 연구되기 시작하면서 학문적으로 많은 정리가 이루어졌고, 현재 현대사회에서 문제가 되고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 핵심 요소로 떠오르고 있다. 특히 4차 산업혁명시대를 맞이하여 많은 부분에서는 인공지능, 클라우딩, 빅 데이터 및 로봇 등을 이야기하고 이에 대한 투자 및 개발을 이야기하고 있지만, 이 4차 산업을 뒷받침할, 강인한 제조업이 없으면 불가능한 혁명이라고 말 할 수 있다. 특히 트라이볼로지는 제조업의 무인 자동화 및 무인 로봇 등 이를 필요로 하는 산업 기기와 같은 전반적인 부품 및 소재의 마모를 감소시켜, 기계 장치의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 마찰은 두 물체 상호간의 열 발생을 억제 시키고, 마모는 물체의 표면 경도가 높으면 높을수록 마모량이 적어진다고 알려져있다. 따라서 트라이볼로지와 관련한 표면 처리의 경우, 고온 환경에서의 사용성 증대 및 고경도화 그리고 저마찰을 위한 방향으로 개발 발전되어져 왔다. 트라이볼로지 코팅 중 내마모 코팅의 경우, 티타늄 원소를 기본으로 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)를 합금화하면서, 고경도화 및 내열성을 증대시키는 방향으로 발전되어 왔다. 그에 따라 표면경도의 경우, 4000 Hv, 내열성 $1200^{\circ}C$에 도달였다. 하지만 여전히 철계와의 마찰계수는 0.3 이상으로 이를 낮추는 방법이 요구되고 있다. 최근 트라이볼로지 코팅 중 카본을 함유한 비정질 다이아몬드상 카본 막 (Diamond like Carbon Film : DLC) 이나, Diamond 막의 수요 증가는 마찰을 낮추어 융착마모를 줄이려는 노력으로 볼 수 있다. 특히 수소를 포함하지 않는 고경도 탄소막인 ta-C(tetrahedral amorphous-Carbon)의 수요는 증대되고 있으며, 이에 대한 후막화 및 양산화 기술의 개발의 현재 isssu로 대두되고 있다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.9 no.10
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• pp.1006-1011
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• 1999

B-doped hydrogenated amorphous silicon carbide (a-SiC:H) thin films were prepared by plasma-enhanced chemical-vapor deposition in a gas mixture of $SiH_4$, $CH_4$ and $B_2H_6$. Microstructures and chemical properties of a-SiC:H films grown with varing the volume ratio of $CH_4$ to $SiH_4$ were characterized with various analysis methods including scanning electron microscopy(SEM), X-ray diffractometry(XRD), Raman spectroscopy, Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. X-ray photoelectron spectroscopy(XPS), UV absorption spectroscopy and photoconductivity measurements. While Si:H films grown without $CH_4$ showed amorphous state, the addition of $CH_4$ during deposition enhanced the development of a microcrystalline phase. By introducing C atoms into the film, Si-Si and Si--$\textrm{H}_{n}$ bonds of a -Si:H films were gradually replaced by Si-C, C-C, and Si--$\textrm{C}_{n}\textrm{H}_{m}$ bonds. Consequently, the electrical resistivity and optical bandgap of a-SiC:H films were increased with the C concentration in the film.