• Title/Summary/Keyword: 산소플라즈마

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유도결합플라즈마 공정에서 조건별 플라즈마 방출광 세기 변화에 따른 전자온도의 전기적, 광학적 진단에 관한 연구

  • Lee, Ye-Seul;Park, Hye-Jin;Choe, Jin-U;Kim, U-Jae;Hwang, Sang-Hyeok;Jo, Tae-Hun;Yun, Myeong-Su;Gwon, Gi-Cheong
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2016.02a
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    • pp.215.1-215.1
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    • 2016
  • 플라즈마는 반도체, 디스플레이, 태양전지 등 다양한 산업 분야에 이용된다. 플라즈마 공정 시 수율 향상을 위해 플라즈마를 진단하는 기술이 필요한데, 대표적으로 전자온도가 있다. 반도체 공정의 낮은 압력과 높은 밀도의 플라즈마에서 전자온도는 1~10 eV 정도인데, 0.5 eV정도의 아주 적은 차이로도 공정 결과에 큰 영향을 미친다. 플라즈마의 전자온도를 측정하는 방법은 전기적 탐침 방법인 랑뮤어 탐침(Langmuir Probe)과 와이즈 프로브(Wise Probe)를 이용한 방법, 그리고 광학적 방법인 방출분광법(OES : Optical Emission Spectroscopy)이 있다. 전기적 탐침 방법은 직접 플라즈마 내부에 탐침을 넣기 때문에 불활성 기체를 사용한 공정에서는 잘 작동하지만 건식식각이나 증착에 사용할 경우 탐침의 오염으로 인한 오동작, 공정 시 생성된 샘플에 영향을 줄 수 있다는 단점이 있다. 반면에 방출분광법은 광학적 진단으로, 플라즈마를 사용하는 공정 진행 중에 외부에 광학계를 설치하여 플라즈마에서 발생하는 빛을 광학적으로 분석하기 때문에 공정에 영향을 미치지 않고, 공정 장비에 적용이 쉬운 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 RF Power를 인가한 유도결합플라즈마(ICP : Inductively Coupled Plasma) 공정에서 아르곤 가스와 산소 혼합가스 분압과 인가전압을 변화시켜 플라즈마 방출광 세기 변화에 따른 전자온도를 측정하였다. 전자온도 측정에는 전기적 방법인 랑뮤어 탐침, 와이즈 프로브를 이용한 방법과 광학적 방법인 방출분광법을 사용하여 측정하였으며 이를 비교 분석하였다.

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Properties of ultra-thin silicon oxynitride films using plasma-assisted oxynitridation method (플라즈마 처리 기법을 이용한 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 특성)

  • Jung, Sung-Wook;Yi, Jun-Sin
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2009.06a
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    • pp.260-260
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    • 2009
  • 초박형 절연막은 현재 다양한 전자소자의 제작과 향상을 위하여 활용되고 있으며, 일반적인 화학 기상 증착 방법으로는 균일도를 확보하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 디스플레이의 구동소자로 활용되는 박막 트랜지스터의 특성 향상과 비휘발성 메모리 소자의 터널링 박막에 응용하기 위하여 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 증착과 이의 특성을 분석하였다. 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 실리콘 산화막에 질소가 주입되어 있는 형태로 실리콘 산화막과 실리콘 계면상에 존재하는 질소는 터널링 전류와 결함 형성을 감소시키며, bulk 내에 존재하는 질소는 단일 실리콘 산화막에 비해 더 두꺼운 박막을 커패시턴스의 감소없이 이용할 수 있는 장점이 있다. 플라즈마 처리 기법을 이용하였을 경우에는 초박형의 균일한 박막을 얻을 수 있으며, 본 연구에서는 이산화질소 플라즈마를 이용하여 활성화된 질소 및 산소 라디칼들이 실리콘 계면을 개질하여 초박형 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 형성활 수 있다. 플라즈마 처리 시간과 RF power의 변화에 따라 형성된 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 두께 및 광학적 특성은 엘립소미터를 통하여 분석하였으며, 전기적인 특성은 금속-절연막-실리콘의 MIS 구조를 형성하여 커패시턴스-전압 곡선과 전류-전압 곡선을 사용하여 평가하였다. 이산화질소 플라즈마 처리 방법을 사용한 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 log-log 스케일로 시간과 박막 두께의 함수로 전환해보면 선형적인 증가를 나타내며, 이는 초기적으로 증착률이 높고 시간이 지남에 따라 두께 증가가 포화상태에 도달함을 확인할 수 있다. 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 초기적으로 산소의 함유량이 많은 형태의 박막으로 구성되며, 시간의 증가에 따라서 질소의 함유량이 증가하여 굴절률이 높고 더욱 치밀한 형태의 박막이 형성되었으며, 이는 시간의 증가에 따라 플라즈마 챔버 내에 존재하는 활성종들은 실리콘 박막의 개질을 통한 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 두께 증가에 기여하기 보다는 형성된 박막의 내부적인 성분 변화에 기여하게 된다. 이산화질소 플라즈마 처리 시간의 변화에 따라 형성된 박막의 정기적인 특성의 경우, 2.3 nm 이상의 실리콘 옥시나이트라이드 박막을 가진 MIS 구조에서 accumulation과 inversion의 특성이 명확하게 나타남을 확인할 수 있다. 아산화질소 플라즈마 처리 시간이 짧은 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 경우 전압의 변화에 따라 공핍영역에서의 기울기가 현저히 감소하며 이는 플라즈마에 의한 계면 손상으로 계면결합 전하량이 증가에 기인한 것으로 판단된다. 또한, 전류-전압 곡선을 활용하여 측정한 터널링 메카니즘은 2.3 nm 이하의 두께를 가진 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 직접 터널링이 주도하며, 2.7 nm 이상의 두께를 가진 실리콘 옥시나이트라이드 박막은 F-N 터널링이 주도하고 있음을 확인할 수 있다. 즉, 2.5 nm 두께를 경계로 하여 실리콘 옥시나이트라이드 박막의 터널링 메카니즘이 변화함을 확인할 수 있다. 결론적으로 2.3 nm 이상의 두께를 가진 실리콘 옥시나이트라이드 박막에서 전기적인 안정성을 확보할수 있어 박막트랜지스터의 절연막으로 활용이 가능하며 2.5 nm 두께를 경계로 터널링 메커니즘이 변화하는 특성을 이용하여 비휘발성 메모리 소자 제작시 전하 주입 및 기억 유지 특성을 확보를 위한 실리콘 옥시나이트라이드 터널링 박막을 효과적으로 선택하여 활용할 수 있다.

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Photodegradation Characteristics of Oxygen Vacancy-fluorinated WO3 Photocatalysts Controlled by Plasma and Direct Vapor Fluorination (플라즈마 및 직접 기상 불소화에 의해 제어된 산소결핍 불소화 WO3 광촉매의 광분해 특성)

  • Lee, Hyeryeon;Lee, Raneun;Kim, Daesup;Lee, Young-Seak
    • Applied Chemistry for Engineering
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    • v.33 no.2
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    • pp.159-165
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    • 2022
  • To enhance the photocatalytic activities of WO3 photocatalysts, fluorine doping was performed to induce the oxygen vacancies. Both plasma and direct vaper fluorination were carried out for fluorine doping, and photocatalytic activities were examined by using methylene blue dye. Oxygen vacancies of the plasma and direct vaper fluorinated WO3 photocatalysts were measured to be 14.65 and 18.59%, which increased to about 23 and 56% at pristine WO3 photocatalysts. The degradation efficiency of methylene blue was also determined about 1.7 and 3.4 times higher than pristine WO3 photocatalysts, respectively, depending on oxygen vacancies increased. In addition, it was confirmed that the bandgap process energy decreased from 2.95 eV to 2.64 and 2.45 eV after fluorine doping. From this result, it is considered that the direct vaper fluorination has an advantage for increasing the photocatalytic activities of WO3 compared to that of the plasma fluorination.

Effect of Oxygen Plasma Treatment on Hydrophilicity and Biodegradability of Poly(butylenesuccinate) (산소플라즈마를 이용한 Poly(butylenesuccinate)의 표면친수성 향상이 생분해성에 미치는 영향)

  • 김수민;윤창상;박정희
    • Proceedings of the Korean Fiber Society Conference
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    • 2001.10a
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    • pp.47-50
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    • 2001
  • 고분자의 생분해는 미생물에 의하여 분비되는 효소를 촉매로 하여 산화, 가수분해 등의 반응이 일어나 진행된다. 고분자의 생분해성에 영향을 미치는 요소는 다양하여 고분자 자체의 분자구조뿐만 아니라 분해되는 환경조건과도 관련되어있다. 특히 고분자를 분해시키는 미생물과 분해에 직접적인 촉매로 작용하는 효소는 대부분 수분이 있는 조건에서 활성이 크기 때문에, 수분의 접근성과 침투정도는 생분해에 중요한 요인으로 작용한다. (중략)

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Developments of High Quality TCO Films

  • Lee, Geon-Hwan
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2010.08a
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    • pp.8-8
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    • 2010
  • 본 발표에서는 OLED, LCD, E-ink 등에 적용되는 고품질 전도성 투명 산화막의 구조, 전기적 성질, 광학적 성질, 표면 거칠기 등에 미치는 공정 변수의 영향을 유연 기판 적용 사례를 들어서 설명한다. 특히 RF superimposed dc sputtering 방법으로 성장시킨 TCO의 특성이 현재 알려진 어떤 방법보다도 우수한 특성들과 유연 기판에 필수적인 내절성을 갖는 결과를 보여주고 있음에 주목하고 그 원리 및 대형화 가능성에 대해서 언급한다. 증착된 박막의 투습성 평가에서 측정 장비의 한계치 이하를 달성하였고 플라즈마를 이용한 중간 처리 과정의 효과로 PC, PET 등의 필름 기판에서도 우수한 성질을 갖는 박막의 성공적인 증착이 이루어 졌음을 설명한다. 여기에는 적절한 산소 분압의 유지가 관건이며 이미 재료연구소에서는 대형 타겟 시스템에 대해서 안정된 공정을 운영하고 있다. RF superimposed dc power의 특징은 타겟에서 반사되는 고속 중성 입자의 유속을 적절하게 제어할 수 있다는 점으로 판단되며 이는 주로 산소 원자와 산소 음이온의 에너지가 높다는 점에 주목할 필요가 있다. Carcia등의 보고에 따르면 산소 음이온의 경우에는 110 eV가 넘는 운동 에너지를 가지고 성장 중인 박막에 입사하여 결함을 생성한다고 한다. 이들 고속 입자들의 에너지를 낮추고 그 수를 감소시킬 수 있는 방법 중의 하나가 RF superimposed dc라고 판단된다.

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Characteristics of ITO films deposited using ITO targets with different conductivities (타겟의 전도도에 따른 ITO 박막의 물성에 관한 연구)

  • Jo, Sang-Hyeon;Park, Jun-Hong;Lee, Sang-Cheol;Lee, Jin-Ho;Yun, Han-Ho;Song, Pung-Geun
    • Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.93-94
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    • 2007
  • DC 마그네트론 스퍼터링법에 의하여 전도성이 다른 타겟을 사용하여 non-alkali glass 기판위에 실온에서 ITO 박막을 증착하였다. 전도성 향상 타겟을 사용하여 증착한 ITO 박막의 경우, 최저 비저항은 2.9 ${\times}$ $10^{-4}{\Omega}cm$로 산소첨가량 0.5%에서 얻어졌다. 이것은 타겟 표면의 노듈에 의하여 발생하여 박막물성을 저하시키는 마이크로 아킹의 감소 및 플라즈마 임피던스의 감소에 의한 방전 안정성의 증가에 기인한다고 생각된다. 한편 AFM에 의한 박막표면의 관찰결과, 산소첨가량에 따라 박막표면의 거칠기는 증가하는 것으로 나타났다. 이결과는 산소의 증가에 따른 박막의 부분적인 결정화에 기인한다고 생각되어진다. 그러나 XRD 관찰 결과 산소첨가에 따른 박막의 미세구조의 변화는 확인 할 수 없었다.

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Plasma Medicine: How can Nonthermal Atmospheric Plasma be Applied to Medicine? (플라즈마 메디신: 저온 상압 플라즈마는 어떻게 의학분야에 적용될 수 있는가?)

  • Park, Sang Rye;Hong, Jin Woo;Lee, Hae June;Kim, Gyoo Cheon
    • Journal of Life Science
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    • v.23 no.6
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    • pp.838-846
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    • 2013
  • As a forth state of material, plasma is ionized gas, which generates characteristically various reactive species. After late of $20^{th}$ century, plasma has been widely used in industry. After nonthermal atmospheric plasma was developed, it has been applied to biomedical fields. Nonthermal atmospheric plasma does not give thermal damages to human tissues, and it shows the high efficiency in cancer treatment, sterilization, tooth bleaching, coagulation, and wound healing. Because the application of plasma to biomedicine has been expanded through interdisciplinary studies, its value of high medical technology is increasing now. Since nonthermal atmospheric plasma was first applied to the mammalian cells and microorganisms, many valuable studies has been performed for about last 10 years, so that now the new research area called 'plasma medicine' has been formed. This article introduces the recent data resulted from plasma medicine and helps to understand the plasma medicine.

The effects of blocking the oxygen in the air during the polymerization of sealant (광중합 시 공기 중 산소의 차단이 치면열구전색제의 중합에 미치는 영향)

  • Oh, You-Hyang;Lee, Nan-Young;Lee, Sang-Ho
    • Journal of the korean academy of Pediatric Dentistry
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    • v.33 no.3
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    • pp.365-376
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    • 2006
  • The purpose of this study was to evaluate the efficacy of blocking the oxygen in the air during the polymerization of sealant. All curing were performed with various light curing units under the application of oxygen gel barrier, stream of nitrogen and carbon dioxide gas for inhibition of oxygen diffusion into sealant surface. The results of present study can be summarized as follows : 1. The amount of eluted TEGDMA form the specimens cured with all the three different light units in the stream of $N_2$ and $CO_2$ gas and application of Oxygen gel barrier($DeOx^{(R)}$) were significantly lower than in the room-air atmosphere (Control) (p<0.05). 2. In the $DeOx^{(R)}$ application, the amount of eluted TEGDMA the specimen cured with PAC light for 10seconds was less than that cured in the stream of $N_2$ and $CO_2$ atmospheric conditions (p<0.05) 3. In the LED using 10 or 20sec irradiation times under the stream of $N_2$ and $CO_2$, the eluted TEGDMA showed to be no statistically significant difference (p>0.05). 4. The microhardness from the specimens cured with all the three different light units under each treated conditions were significantly higher than in the room-air atmosphere (p<0.05). 5. The surface treatment by $DeOx^{(R)}$, $N_2$ and $CO_2$ reduces the thickness of oxygen inhibited layer by sp proximately 49% of the untreated control value.

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Improved Electrical Properties by In Situ Nitrogen Incorporation during Atomic Layer Deposition of HfO2 on Ge Substrate (Ge 기판 위에 HfO2 게이트 산화물의 원자층 증착 중 In Situ 질소 혼입에 의한 전기적 특성 변화)

  • Kim, Woo-Hee;Kim, Bum-Soo;Kim, Hyung-Jun
    • Journal of the Korean Vacuum Society
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    • v.19 no.1
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    • pp.14-21
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    • 2010
  • Ge is one of the attractive channel materials for the next generation high speed metal oxide semiconductor field effect transistors (MOSFETs) due to its higher carrier mobility than Si. But the absence of a chemically stable thermal oxide has been the main obstacle hindering the use of Ge channels in MOS devices. Especially, the fabrication of gate oxide on Ge with high quality interface is essential requirement. In this study, $HfO_xN_y$ thin films were prepared by plasma-enhanced atomic layer deposition on Ge substrate. The nitrogen was incorporated in situ during PE-ALD by using the mixture of nitrogen and oxygen plasma as a reactant. The effects of nitrogen to oxygen gas ratio were studied focusing on the improvements on the electrical and interface properties. When the nitrogen to oxygen gas flow ratio was 1, we obtained good quality with 10% EOT reduction. Additional analysis techniques including X-ray photoemission spectroscopy and high resolution transmission electron microscopy were used for chemical and microstructural analysis.

Interfacial Adhesion Properties of Oxygen Plasma Treated Polyketone Fiber with Natural Rubber (폴리케톤 섬유의 산소 플라즈마 처리에 따른 천연고무와의 계면접착 특성)

  • Won, Jong Sung;Choi, Hae Young;Yoo, Jae Jung;Choi, Han Na;Yong, Da Kyung;Lee, Seung Goo
    • Journal of Adhesion and Interface
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    • v.13 no.1
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    • pp.45-50
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    • 2012
  • Recently developed polyketone fiber has various applications in the mechanical rubber goods as reinforcement because of its good mechanical properties. However, its surface is not suitable for good adhesion with the rubber matrix. Thus, a surface modification is essential to obtain the good interfacial adhesion. Plasma treatment, in this study, has been conducted to modify the surface of the polyketone fiber. The morphological changes of the fibers by oxygen plasma treatment were observed by using SEM and AFM. The chemical composition changes of PK fiber surface treated with oxygen plasma were investigated using an XPS (X-ray photoelectron spectroscopy). Finally, the effect of these changes on the interfacial adhesion between fiber and rubber was analyzed by using a microdroplet debonding test. By the plasma treatment, oxygen moieties on the fiber surface increased with processing time and power. The surface RMS roughness increases until the proper processing condition, but a long plasma processing time resulted in a rather reduced roughness because of surface degradation. When the treatment time and power were 60 s and 80 W, respectively, the highest interfacial shear strength (IFSS) was obtained between the PK fiber and natural rubber. However, as the treatment time and power were higher than 60 s and 80 W, respectively, the IFSS decreased because of degradation of the PK fiber surface by severe plasma treatment.