• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.241.1-241.1
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• 2013

최근 고집적화된 금속-산화막 반도체 metal oxide semiconductor (MOS) 소자는 크기가 점점 작아짐에 따라 얇은 산화막과 다양한 High-K 물질과 전극에 대하여 연구되고 있다. 이러한 소자의 열적 안정성과 균일성을 얻기 위해 다양한 열처리 방법이 사용되고 있으며, 일반적인 열처리 방법으로는 conventional thermal annealing (CTA)과 rapid thermal annealing (RTA)이 많이 이용되고 있다. 본 실험에서는 microwave radiation에 의한 열처리로 소자의 특성을 개선시킬 수 있다는 사실을 확인하였고, 상대적으로 $100^{\circ}C$ 이하의 저온에서도 공정이 이루어지기 때문에 열에 의한 소자 특성의 열화를 억제할 수 있으며, 또한 짧은 처리 시간 및 공정의 단순화로 비용을 효과적으로 절감할 수 있다. 본 실험에서는 metal-oxide-silicon (MOS) 구조의 capacitor를 제작한 다음, 기존의 CTA나 RTA 처리가 아닌 microwave radiation을 실시하여 MOS capacitor의 전기적인 특성에 미치는 microwave radiation 효과를 평가하였다. 본 실험은 p-type Si 기판에 wet oxidation으로 300 nm 성장된 SiO2 산화막 위에 titanium/aluminium (Ti/Al) 금속 전극을 E-beam evaporator로 형성하여 capacitance-voltage (C-V) 특성 및 current-voltage (I-V) 특성을 평가하였다. 그 결과, microwave 처리를 통해 flat band voltage와 hysteresis 등이 개선되는 것을 확인하였고, microwave radiation 파워와 처리 시간을 최적화하였다. 또한 일반적인 CTA 열처리 소자와 비교하여 유사한 전기적 특성을 확인하였다. 이와 같은 microwave radiation 처리는 매우 낮은 온도에서 공정이 이루어짐에도 불구하고 시료 내에서의 microwave 에너지의 흡수가 CTA나 RTA 공정에서의 열에너지 흡수보다 훨씬 효율적으로 이루어지며, 결과적으로 산화막과 실리콘 기판의 계면 특성 개선에 매우 효과적이라는 것을 나타낸다. 따라서, microwave radiation 처리는 향후 저온공정을 요구하는 nano-scale MOSFET의 제작 및 저온 공정이 필수적인 display 소자 제작의 해결책으로 기대한다.

• Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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• v.32 no.3
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• pp.296-308
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• 2010

The peroxone process overcomes many of the limitations associated with conventional and advanced water treatment systems using chlorine disinfection and ozone oxidation processes. Ozone and hydrogen peroxide generate highly reactive hydroxyl free radical which oxidize various organic compounds and has highly removal efficiency. The key issue to operate peroxone process is developing the method to achieve high process effectiveness when scavengers that inhibit generation of OH radicals or consume OH radicals are co-existing in the process. Also many studies, to minimize inorganic oxidative by-products such as bromate and to reduce disinfection by-products after chlorination behind peroxone process, are needed. And we should consider the excess residual hydrogen peroxide in the water. On-line instruments and control strategies need to be developed to ensure effective and robust operation under conditions of varying load. If problems above mentioned are solved, peroxone process will be applied diversely for water treatment.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.125.1-125.1
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• 2016

마그네슘 합금은 소재 특성상 표면처리가 필수불가결하다. 금속의 다양한 표면처리 방법 중 마그네슘 합금은 크게 화학적 반응을 이용해 산화막을 생성해 피막을 올리는 화성처리법과, 전해액 내에 침지시켜 전기를 걸어주어 금속 표면에 플라즈마 아크를 통해 산화막을 생성하는 PEO공법 두 가지 방법이 있다. 본 연구에서는 마그네슘 합금 소재에 PEO공법을 적용한 산화피막의 공정 변수에 따른 특성을 SEM, EDS, SST, potentiodynamic polarization 등으로 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.262-262
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• 2016

최근 고해상도 디스플레이가 주목받으면서 기존 비정질 실리콘(a-Si)을 대체할 수 있는 재료에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. a-Si의 경우 간단한 공정 과정, 적은 생산비용, 대면적화가 가능하다는 장점이 있지만 전자 이동도가 매우 낮은 단점이 있다. 반면, 산화물 반도체는 비정질 상태에서 전자 이동도가 높으며 큰 밴드갭을 가지고 있어 투명한 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 저온공정이 가능하여 기판의 제한이 없는 장점을 가지고 있다. 대표적으로 가장 널리 연구되고 있는 산화물 반도체는 a-IGZO(amorphous indium-gallium-zinc oxide)이다. 그러나 InZnO(IZO) 기반의 산화물 반도체에서 carrier suppressor 역할을 하는 Ga(gallium)은 수요에 대한 공급이 원활하지 못하여 비싸다는 단점이 있다. 그러므로 경제적이면서 a-IGZO와 유사한 전기적 특성을 나타낼 수 있는 suppressor 물질이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 IZO 기반의 산화물 반도체에서 Ga을 Hf(hafnium), Zr(zirconium), Si(silicon)으로 대체하여 용액증착(solution-deposition) 공정으로 각각의 채널층을 형성한 back-gate type의 박막 트랜지스터(thin-film transistor, TFT) 소자를 제작하였다. 용액증착 공정은 물질의 비율을 자유롭게 조절할 수 있고, 대기압의 조건에서도 공정이 가능하기 때문에 짧은 공정시간과 저비용의 장점이 있다. 제작된 소자는 p-type Si 위에 게이트 절연막으로 100 nm의 열산화막이 성장된 기판을 사용하였다. 표준 RCA 클리닝 후에 각 solution 물질을 spin coating 방식으로 증착하였다. 이후, photolithography, develop, wet etching의 과정을 거쳐 채널층 패턴을 형성하였다. 또한, 산화물 반도체의 전기적 특성을 향상시키기 위해서 후속 열처리 과정(post deposition annealing, PDA)은 필수적이다. CTA 방식은 높은 열처리 온도와 긴 열처리 시간의 단점이 있다. 따라서, 본 연구에서는 $100^{\circ}C$ 이하의 낮은 온도와 짧은 열처리 시간의 장점을 가지는 MWI (microwave irradiation)를 후속 열처리로 진행하였다. 그 결과, 각 물질로 구현된 소자들은 기존 a-IGZO와 비교하여 적은 양의 carrier suppressor로도 우수한 전기적 특성 및 안정성을 얻을 수 있었다. 따라서, Si, Hf, Zr 기반의 산화물 반도체는 기존의 Ga을 대체하여 저비용으로 디스플레이를 구현할 수 있는 IZO 기반 재료로 기대된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.51 no.6
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• pp.700-708
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• 2013

Pyroprocessing has been developed for the purpose of resolving the current spent nuclear fuel management issue and enhancing the recycle of valuable resources. Pyroprocessing has been developed with the dry technologies which are performed under high temperature conditions excluding any aqueous processes. Pyro-processes which are based on the electrochemical principles require pretreatment processes and a voloxidation process is considered as a pretreatment step for an electrolytic reduction process. Various kinds of gas conditions are applicable to the voloxidation process and the understanding of Cs behavior during the process is of importance for the analyses of waste characteristics and heat load on the overall pyroprocessing. In this study, the changes of chemical compounds with the gas conditions were calculated by analyzing gas-solid reaction behavior based on the chemical equilibria on a Cs-Te-O system. $Cs_2TeO_3$ and $Cs_2TeO_4$ were selected after a Tpp diagram analysis and it was confirmed that they are relatively stable under oxidizing atmospheres while it was shown that Cs and Te would be removed by volatilization under reducing atmosphere at a high temperature. This work provided basic data for predicting Cs behavior during the voloxidation process at which compounds are chemically distributed as the first stage in the pyroprocessing and it is expected that the results would be used for setting up material balances and related purposes.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2010.05a
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• pp.31.2-31.2
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• 2010

질화물계 발광다이오드는 소비전력이 낮고 발광효율이 높은 조명용 반도체소자로서 다양한 분야에 적용되고 있으나 질화갈륨 반도체 층 및 외부 공기와의 계면에서 발생하는 전반사로 인하여 광추출특성이 매우 낮은 문제점이 있다. 이를 해결하기 위하여 다양한 연구가 진행되고 있으며 투명전극 또는 p형 질화갈륨 층에 주기적인 나노 패턴을 형성하고 이에 따른 난반사 효과를 통해 전반사를 억제시키는 연구가 주로 진행되고 있다. 현재까지의 연구에서 발광다이오드의 광추출향상을 위한 나노 패턴은 플라즈마 식각공정을 통하여 형성되었지만 플라즈마 데미지에 의해 소자의 전기적 특성이 저하되는 문제점이 있었다. 본 연구에서는 플라즈마 식각 공정이 요구되지 않는 sol-gel 임프린팅 공정을 이용하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 직접 형성하였다. Sol 솔루션은 에탄올에 zinc acetate dihydrate와 diethanolamine을 희석하여 제작하였고 이를 스핀코팅 방법을 통해 발광다이오드의 ITO 투명전극 층 위에 도포하였다. 이 후, 고 투습성의 PDMS (Polydimethylsiloxane) 몰드를 이용하여 $190^{\circ}C$에서 임프린팅을 진행하였고 이 과정에서 대부분의 솔벤트(에탄올)는 PDMS 몰드로 흡수되어 임프린팅 후에는 나노 패턴이 형성된 산화아연 gel 박막을 얻을 수 있었다. 최종적으로 $500^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리 하여 발광다이오드의 ITO 투명전극 위에 산화아연 나노 패턴을 형성하였다. 나노임프린팅 기반의 직접 패터닝 공정을 통하여 형성된 산화아연 패턴 층을 XRD 측정을 통해 결정성을 분석하였고 형성된 패턴의 형상을 SEM을 통해 확인하였다. 또한, 산화아연 패턴 유무에 따른 발광다이오드 소자의 광추출효율 비교를 위해 electroluminescence를 측정하였으며, 소자의 전기적 특성은 I-V 측정을 통해 분석하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.27 no.4
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• pp.77-81
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• 2020

Resistive RAM (ReRAM) is a strong candidate for the next-generation nonvolatile memories which use the resistive switching characteristic of transition metal oxides. The resistive switching behaviors originate from the redistribution of oxygen vacancies inside of the oxide film by applied programming voltage. Therefore, controlling the oxygen vacancy inside transition metal oxide film is most important to obtain and control the resistive switching characteristic. In this study, we introduced an applying electric field into photochemical metal-organic deposition (PMOD) process to control the oxidation state of metal oxide thin film during the photochemical reaction by UV exposure. As a result, the surface oxidation state of FeOx film could be successfully controlled by the electric field-assisted PMOD (EFAPMOD), and the controlled oxidation states were confirmed by x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) I-V characteristic. And the resistive switching characteristics with the oxidation-state of the surface region could be controlled effectively by adjusting an electric field during EFAPMOD process.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.28 no.3
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• pp.318-325
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• 2017

Wastewater including ethanolamine used in the second generation of nuclear power plants is filtered out in the ion exchange resin of the condensate polishing plant. In the regeneration process of ion exchange resin, a strong acidic wastewater containing ethanolamine and a lager amount of ionic substances are released. In this study, the process involving UV oxidation part with or without absorbents was developed for treating wastewater released from the ionic exchange resin. The effect of adsorbents on the wastewater treatment was investigated by using UV oxidation system developed by us. As a result, the COD removal efficiency of UV/GAC process with the granular activated carbon (GAC) as an adsorbent was 71.3% at pH 12.8. The removal efficiency was 21.8% higher than that of the wastewater treated using UV oxidation process without any adsorbents at the same condition. The removal of T-N was 88.6% at pH 12.8 when using UV oxidation with the GAC absorbent, which was 18.0% higher than that of using the UV oxidation process without any absorbents. It is thought that ethanolamine adsorbed on the absorbent improved the efficiency of UV oxidation process. Therefore, the UV/GAC adsorption oxidation process can be more effective in treating wastewater containing ethanolamine than that of using the process without any absorbents.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.196-196
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• 2011

팔라듐-구리 합금 분리막은 세륨산화물로 전처리된 다공성 니켈 지지체 위에 마그네트론 스퍼터 공정과 구리리플로우 공정에 의해 제조되었다. 스퍼터 공정은 얇고 치밀한 팔라듐 합금 분리막 증착을 위해 아주 효과적이다. 본 연구에서는 고온 스퍼터 공정에 의해 증착된 팔라듐 상부에 유동성과 열적확산이 우수한 구리를 코팅한 후, 반도체 분야에서 기가 패턴 매립시 사용하는 구리리플로우 공정을 도입하였다. 구리리플로우 공정은 치밀하고 미세기공이 존재하지 않는 표면을 구현하고 무한대의 수소 투과도를 가능하게 한다. 이로써 마그네트론 스퍼터에 의해 $200^{\circ}C$에서 팔라듐과 구리를 순차적으로 코팅한 후, $700^{\circ}C$에서 2시간 구리리플로우 공정을 실시하여 $7.5{\mu}m$ 두께의 팔라듐-구리 합금 분리막이 제조되었다. 세륨산화물(CeO2)은 고온에서 장시간 운전하는 동안 다공성 니켈 지지체의 금속성분이 팔라듐 합금층으로 확산하는 금속의 확산 문제를 개선하고자 지지체와 코팅층 사이에 확산방지막으로 도입되었으며, 균일한 스퍼터 증착을 위해 평탄한 표면의 지지체를 구현하였다. 투과도 테스트는 100-400kPa 의 압력차, 673-773K 의 온도 조건에서 순수한 수소가스로 실시하였다. 표면 미세기공이 없는 치밀한 팔라듐-구리 합금 분리막은 혼합가스에서 질소의 투과 없이 수소만을 투과하는 무한대의 우수한 분리도를 나타내었으며, 상용온도 $500^{\circ}C$에서 12.6ml/$cm^2{\cdot}min{\cdot}atm$의 수소 투과 능력을 보였다. 본 연구에 의해 제조된 팔라듐-구리 합금 분리막은 표면 미세기공이 없는 치밀한 분리막 제조를 가능하게 하였으며 열팽창계수가 팔라듐과 매우 비슷한 세륨산화물($CeO_2$)로 인해 지지체층과 코팅층과의 접합력이 향상되고 수소취성에 강하고 높은 열적 안정성을 갖는다.

• Journal of the Korean Institute of Telematics and Electronics
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• v.26 no.4
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• pp.67-72
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• 1989

Room Temperature Plasma Nitridation of silicon was investigated as a new LOCOS (local oxidation of silicon) process in order to reduce the bird's beak length. In $N_2$ plasma formed by 100kHz, 400W AC power, a thin silicon nitride film (<100${\AA}$) was uniformly grown on a silicon substrate. SEM studies showed that the nitride layer formed by this method can effectively protect the silicon from oxidation and reduce the bird's beak length to $0.2{mu}m$ when 4000${\AA}$ field oxide is grown. This is a considerable improvement comparing with 0.7${mu}m,$ the bird's beak, for the conventional LOCOS process using a thick LPCVD nitride. No appreciable crystalline defect could be found around the bird's beak with SEM cross-section afrer Secco etch. Leakage current tests were carried out on the $N^+/P^-$ well and $P^+/N^-$ well diodes formed by this new LOCOS process. The electrical tests indicate that this new process has electrical properties similar or superior to those of the conventional LOCOS process.