• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.142-142
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• 1999

열역학적 평형하에서 금(Au)은 사파이어(Sapphire: 다결정 Al203)와 반응을 하지 않으므로 접합성이 약하나 사파이어표면을 Ar 이온으로 에칭한후 금박막을 증착하였을 때 후 열처리 없이도 대단히 강한 접합(>70MPa)이 얻어졌다. 접합기구를 규명하기 위해 고 해상도 Auger 전자광분광기로 금/사파이어 쌍의 입계에 Ai-Al-O 화합물이 1-2 원자층 범위내에서 형성되어 있고 7KeV의 Ar 이온에너지로 3분간 조사하을 때 사파이어표면에 환원으로 인한 금속알루미늄이 형성되어 있음이 발견되었다. 이 이온조사로 인한 환원은 선택적 에칭으로 인한 것으로 TRIM 계산결과와도 일치하는 것이다. 따라서 금박막과 이온조사된 사파이어 사이의 강한 접합은 이온조사로 인한 사파이어 표면에 충돌할 때의 운동 에너지가 구동력이 되어 Au-Al-O 화합물의 형성으로 결론될 수 있다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.6 no.2
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• pp.105-109
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• 2005

We heat treated pure sapphire samples at $1800^{\circ}C{\sim}100$ hours in BeO-${Al_2}{O_3}$ powder by varying BeO contents of $5{\sim}50\;wt%$ in order to quantify the BeO diffusion enhancement for corundum gem stones. We investigated the heat treated samples with visual evaluation, color coordination analysis, and surface roughness measurement. We confirmed that $Be^{2+}$ ions did not lead to orange color but to dark gray. The lightness in CIE Lab index decreased while surface roughness increased rapidly as BeO contents increased. We propose that BeO yellow color enhancement may be feasible only for $Fe^{3+}$ rich blue sapphires and sub-5% BeO content be appropriate to shorten post re- cutting process.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.11 no.4
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• pp.278-282
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• 2001

The recombination motion of Partial dislocations on basal slip (0001) 1/3<1120> in sapphire ($\alpha$-Al$_2$$O_3$) single crystals was investigated using the four-point bending test with the prism plane (1120) samples. These bending experiments were carried but in the temperature range from $1200^{\circ}C$ to $1400^{\circ}C$ at various engineering stresses 90MPa, 120MPa, and 150MPa. During these tests it was shown that an incubation time was needed for basal slip to be activated. The activation energy for the incubation time was 5.6-6.0eV in the temperature range from $1200^{\circ}C$ to $1400^{\circ}C$. The incubation time is believed to be related to recombination of climb dissociated partial dislocations via self-climb. In addition, these activation energies are nearly same as those for oxygen self-diffusion in $Al_2$$O_3$ (approximately 6.3 eV). Thus, the recombination of the two partial dislocations would be possibly controlled by oxygen diffusion on the stacking fault between the partials.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.8 no.2
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• pp.195-201
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• 1999

C-axis oriented $YBa_2Cu_3O_{7-{\delta}}$ (YBCO) thin films were grown on $Al_2O_3$ (alumina and R-plane sapphire) substrates by a pulsed laser deposition method. The crystallinity of the $CeO_2$ buffer layer on sapphire substrate exhibit a strong dependence on the deposition temperature, resulting in the growth of a-axis orientation at $800^{\circ}C$. The superconducting properties of YBCO thin films on $Al_2O_3$ substrates showed strong dependence on both thickness and crystallinity of the $CeO_2$ buffer layer. Critical temperature of YBCO film on alumina substrate was ${\sim}83\;K$. In the case of R-plane sapphire substrate,

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.338-338
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• 2012

사파이어 ($Al_2O_3$)는 높은 밴드갭 에너지 (~19.5 eV)를 가진 물질로서 우수한 내마모성, 강도, 전기 절연성 및 안정한 화학적 특성을 갖고 발광다이오드 기판, 보석재료 등 각종 산업 및 기술적 분야에서 널리 사용되고 있다. 특히, 플립칩 발광다이오드 구조의 경우 광추출효율을 향상시키기 위해 높은 투과도를 갖는 사파이어 기판이 요구되어 왔으며, 지금까지 건식/습식식각방법을 이용한 사파이어 표면에 마이크로 크기의 심한 거칠기 또는 요철이 형성된 나노크기의 격자구조를 형성시키는 연구가 진행되어 오고 있다. 그 중, 나노 크기의 격자구조는 공기에서 반도체 기판까지 선형적인 유효굴절률 분포를 갖기 때문에 표면에서 생기는 Fresnel 반사 손실을 줄일 수 있다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 식각 마스크가 필요한데, 형성 방법으로 레이저 간섭 리소그래피, 전자빔 리소그래피, 나노임프린트 리소그래피 등이 있으나, 비싼 가격과 복잡한 공정 절차 등의 단점을 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 식각 마스크 패턴을 위해, 보다 저렴하고 간단한 실리카 나노구 및 열적응집 금 나노 입자를 이용하였다. 양면 폴리싱 c-plane 사파이어 기판을 사용하였고, 단일 층의 주기적인 실리카 나노구를 기판 표면에 스핀코팅에 의해 도포한 후 유도결합플라즈마 식각 장비를 이용하여 식각하여 주기적인 패턴을 갖는 렌즈모양의 격자구조를 형성하였다. 그리고 주기적으로 형성된 격자 위에 열 증착기를 이용하여 금 박막을 증착한 후 급속열적어닐닝(rapid thermal annealing)을 이용하여 열처리함으로써 비주기적인 금 나노입자를 형성시켰다. 형성된 금 나노패턴을 이용하여 동일한 조건으로 식각함으로써 광대역 및 전방향성 높은 투과도를 갖는 원뿔 모양의 사파이어 나노구조를 제작하였다. 제작된 샘플의 패턴 및 식각 형상은 전자현미경을 사용하여 관찰하였으며, UV-vis-NIR 분광광도계 (spectrophotometer)를 사용하여 투과율을 측정하였다. 렌즈 모양 표면 위에 원뿔모양의 나노구조를 갖는 사파이어 기판은 일반적인 사파이어 기판보다 향상된 투과율 특성을 보였다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.10 no.4
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• pp.337-343
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• 2000

Prism plane slip {11$\bar{2}$0}1/3{$\bar{1}$120} location velocity in sapphire ($\alpha$-Al$_2$O$_3$) single crystals was measured by etch-pit method. The dislocation velocities were measured as a function of temperature and stress between $1150^{\circ}C$ and $1400^{\circ}C$ for engineering stresses in the range 140 to 250 MPa. The dependence of temperature and stress in dislocation velocity was investigated. The activation energy for dislocation velocity was determined to be 4.2$\pm$0.4 eV. On the other hand, the stress exponent (m) describing the stress dependence of dislocation velocities was in the range of 4.5$\pm$0.8. Through this experiments, it was reconfirmed that the basal plane in sapphire single crystals has the 3-fold symmetry.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2009.06a
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• pp.253-254
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• 2009

본 연구는 다결정 알루미나 소결체와 사파이어웨이퍼(sapphire wafer)의 견고한 접합을 위해 활성금속 Ti가 함유된 Active Filler Metal을 사용하였고, 이를 브레이징한 후 접합 반응층과 Ti 거동 특성에 관한 것이다. 브레이징 (brazing)은 Ar 분위기 종에 $850^{\circ}C$에서 이행하였으며. 이때 다결정 알루미나, 사파이어와 Active Filler Metal 사이의 접합 반응층을 확인하였다. Active Filler Metal 내어| 존재하는 Ti가 접할 반응층의 양계면에 집중되는 것을 SEM을 이용하여 확인하였다. 또한 EDS Line Scanning을 실시하여 접합부에서 원소들의 분포를 관찰하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.68-68
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• 2000

펄스레이저 증착법(이하 PLD)을 이용하여 마이크로파 유전체 소자 및 절연 산화막으로의 응용을 위한 MgTiO3 박막을 다양한 기판상에서 증착하였다. 사파이어 기판에 (a,c-plane Al2O3) 성장된 MgTiO3 박막은 에피텍셜 성장(epitaxial growth)이 되었으며, SiO2/Si 및 Pt/Ti/Si 기판위세 성장된 MgTiO3 박막의 경우 003방향으로 배향(oriented) 되었다. MgTiO3 박막은 450~75$0^{\circ}C$까지 기판온도를 변화시키면서 증착시켰으며, 증착시 산소분압은 50~200 mTorr로 변화시켰다. PLD 증착시 타켓에 조사된 레이저 에너지 밀도는 약 2J/cm2였으며, MgTiO3 박막 증착후 200Torr O2 분위기에서 상온까지 1$0^{\circ}C$/min 의 속도로 냉각시켰다. 사파이어 c-plane 상에서 일머나잇(ilminite) MgTiO3 구조가 55$0^{\circ}C$ 에피텍셜 성장하는 것을 관찰할 수 있었으며, 사파이어 a-plane 상에서는 MgTiO3 구조가 $650^{\circ}C$ 이상부터 110방향으로 배향되며 성장하였다. $600^{\circ}C$ 이상에서 c-축으로 배향된 구조를 갖고 있었다. 증착된 MgTiO3 박막의 조성분석(stoichio metric analysis)을 위해 RBS 분석을 수행하여, 증착에 이용된 타켓과 동일한 조성을 갖는 MgTiO3 박막이 성장된 것을 확인할 수 있었다. 사파이어 기판상에 증착된 MgTiO3 박막은 가시영역에서 투명하였으며, 약 270nm 파장을 갖는 영역에서 급격한 흡수단을 보였다. 이때의 MgTiO3 박막은 AFM 분석을 통해 약 0.87mn rms roughness 값을 갖는 매우 평탄한 표면구조를 갖고 있는 것을 확인하였다. MIM(Pt/MgTiO3/Pt) 구조의 캐패시터를 형성시켜 MgTiO3 박막의 유전특성(dielectric properties)을 관찰하였다. PLD로 성장된 MgTiO3 박막의 유전율(relative dielectric constant)은 약 22였으며, 1MHz에서 약 1.5%의 유전손실(dielectirc loss) 값을 보였다. 또한 이때 MgTiO3 박막은 낮은 유전분산값을 보였다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.1
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• pp.58-65
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• 2010

AlN thin films were deposited on sapphire substrates and ZnO templates by rf-magnetron sputtering. Powder-sintered AlN target was adopted for source material. Thickness of AlN layer was linearly dependent on plasma power from 50 to 110 W, and it decreased slightly when working pressure increased from 3 to 10 mTorr due to short mean free path of source material sputtered from AlN target by Ar working gas. When $N_2$ gas was mixed with Ar, the thickness of AlN layer decreased significantly because of low sputter yield of nitrogen. AlN layer was also deposited on ZnO template. However, it showed weak thermal stability that the interface between AlN and ZnO was deteriorated by rapid thermal annealing treatment above $700^{\circ}C$. In addition, ZnO layer was largely attacked by MOCVD ambient gas of hydrogen and ammonia around $700^{\circ}C$ through inferior AlN layer deposited by sputtering. And AlN layers were fully peeled off above $900^{\circ}C$.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.30 no.1
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• pp.1-6
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• 2020

In this research, 50 nm thick AlN thin films were deposited on the patterned sapphire (0001) substrate by using HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) system and then epitaxial layer structure was grown by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The surface morphology of the AlN buffer layer film was observed by SEM (scanning electron microscopy) and AFM (atomic force microscope), and then the crystal structure of GaN films of the epitaxial layer structure was investigated by HR-XRC (high resolution X-ray rocking curve). The XRD peak intensity of GaN thin film of epitaxial layer structure deposited on AlN buffer layer film and sapphire substrate was rather higher in case of that on PSS than normal sapphire substrate. In AFM surface image, the epitaxial layer structure formed on AlN buffer layer showed rather low pit density and less defect density. In the optical output power, the epitaxial layer structure formed on AlN buffer layer showed very high intensity compared to that of the epitaxial layer structure without AlN thin film.