• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.447-447
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• 2013

최근 전자산업의 발전으로 차세대 디스플레이 소자로 산화물반도체가 주목받고 있다. 산화물 반도체는 저온공정, 높은 이동도 및 투과율을 가지기 때문에 이러한 공정이나 물성 측면에 있어 기존의 a-Si, LTPS 등을 대채할 만한 소자로서 연구가 활발이 이루어지고 있다. 특히 고해상도 및 고속구동이 진행됨에 따라 높은 이동도의 필요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 IGZO 산화물 반도체 박막트랜지스터의 이동도 개선을 위해 나노입자를 사용하였다. 게이트전극으로 사용된 Heaviliy doped P-type Si 기판위에 200 nm의 SiO2 절연층을 성장시킨 후, 채널로 작동하기 위한 IGZO 박막을 증착하기 전에 10~20 nm 크기의 니켈, 금 나노입자를 부착시켰다. 열처리 온도는 $350^{\circ}C$, 90분동안 진행하였고, 100 nm의 알루미늄 전극을 증착시켜 TFT 소자를 제작하였다. TFT 소자가 동작할 시, IGZO 박막 내부의 전자들은 게이트 전압으로 인해 하부로 이동하여 채널을 형성, 동시에 드레인 전압으로 인한 캐리어들의 움직임으로 인해 소자가 동작하게 된다. 본 연구에서는 채널이 형성되는 계면 부근에 전도성이 높은 금속 나노입자를 부착시켜 다수 캐리어인 전자가 채널을 통과할 때 전류흐름에 금속 나노입자들이 기여하여 전기적 특성의 변화에 어떠한 영향을 주는지 연구하였다. 반응시간을 조절하여 기판에 붙는 나노입자의 밀도 변화에 따른 특성과 다양한 크기(5, 10, 20 nm)를 갖는 금, 니켈 나노입자를 포함한 IGZO TFTs 소자를 제작하여 전달특성, 출력특성의 변화를 비교하였고, 실질적인 채널길이의 감소효율과 캐리어 이동도의 변화를 비교분석 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권5호
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• pp.2267-2271
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• 2011

p-채널 박막트랜지스터에 이용할 수 있는 p-형 산화구리 박막반도체를 얻기 위한 연구를 하였다. 진공열증착방법으로 산화구리 박막을 성막하였으며, 증착 후 열처리 조건을 조절하여 박막트랜지스터의 활성층에 적용 가능한 특성을 가지는 산화구리 박막반도체를 얻었다. 열처리 전에 $10^{22}\;cm^{-3}$ 수준의 전자 이송자농도를 가지던 n-형 박막이 열처리 조건을 최적화함에 따라 $10^{16}\;cm^{-3}$ 수준의 정공 이송자농도를 가지는 p-형 산화물반도체 박막으로 변화하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.154-154
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• 2015

소수성 코팅은 광범위하게 응용 가능하다. 희토류 금속 산화물(Rare earth oxides, REO)은 소수성 코팅 물질로써 우수한 열적 기계적 안정성으로 인해 전도유망하다. 본 연구는 원자층 증착법(Atomic layer deposition, ALD)을 이용한 나노 단위 두께의 희토류 금속 산화물 박막을 이용하여 소수성 코팅의 기초 연구이다. 미래 소수성 코팅 물질로써의 응용 가능성을 함께 다룬다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2003년도 춘계종합학술대회
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• pp.590-593
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• 2003

금속 산화물 박막 제작에 유효한 산화가스로 오존가스를 채택했다. 고품질의 산화 박막을 얻기 위해 고농도 오존이 필요하여 오존 농축 시스템을 구축 및 평가하였다. 이 장치는 실리카겔로 오존의 선택 흡착을 이용해, 농축 공정 시작 후 유입 농도 8.5 mol%가 검출되는 2.5 h에서 농축이 완료되고, 진공 배기로 고농도 오존가스를 생성하였으며, 성막 장치까지 가스가 공급되는 몇 분 동안은 자연분해 효과를 무시할 수 있었다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2003년도 추계학술발표강연 및 논문개요집
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• pp.55-55
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• 2003

Ferroelectric 물질은 고유전성, 자발분극과 전기장에 따른 유전상수의 변화 등의 특성을 가지고 있으므로 많은 연구가 진행중이다. 이러한 ferroelectric 물질의 유전 특성에 미치는 요소로는 물질의 조성비, 박막의 스트레스, 결정성 등이 있다. 특히 스트레스에 대한 연구가 활발히 진행중이다. 본 연구에서 산화물 인공격자를 이용하여 단일박막에서 얻을 수 없는 격자변형도를 얻어 격자 변형이 박막의 유전특성에 미치는 영향을 연구하였다. BaTiO$_3$ (BTO)/SrTiO$_3$ (STO) 산화물 인공격자를 Pulsed laser deposition (PLD)법으로 (La,Sr)CoO$_3$ 전극이 코팅된 MGO (100) 단결정 기판위에 증착시켰다. 적층 주기에 변화를 주어 BTO와 STO 각각 1.01~1.095와 0.925 ~ 1.003의 단일 막에서는 얻을 수 없는 격자 변형도를 얻었다. 이 실험적 데이터를 기초로 하여 density functional theory (DFT)라고 불리는 범함수밀도론를 기초한 제일원리적 계산 방법을 통하여 격자 변형된 SrTiO$_3$의 구조적, 전기적 특성을 계산하였다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 격자의 안정성을 분석하기 위하여 Vienna Ab-intio Simulation Package (VASP) code가 사용되었다. SrTiO$_3$와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 안정성 분석 후, frozen-phonon 계산 방법을 사용하여 zone-centered optical phonon mode가 계산되었으며, mode effective charge는 Berry-phase polarization 으로부터 얻어졌다. SrTiO$_3$ 격자가 격자변형이 일어나지 않은 상태로부터 c/a= 0.985로 격자 변형 이 일어남에 따라 optical phonon mode는 점차 hardening되었다. BaTiO$_3$ 격자의 경우 SrTiO$_3$ 격자와는 달리 격자 변형이 1.01~1.023으로 진행됨에 따라 optical phonon mode의 증가를 가져왔으나 Born effective charge의 증가하였으며, 더 이상 격자 변형이 진행됨에 따라 optical phonon mode의 감소를 가져왔으나 Born effective charge의 증가 유전상수는 증가했다. 격자 변형이 SrTiO$_3$ 와 BaTiO$_3$ 산화물 격자의 optical phonon mode와 Born effective charge에 크게 영향을 미쳤다.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1128-1133
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• 2019

이 논문에서는 전이 금속 산화물(TMO)층으로 구성된 다층 박막을 사용하는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템용 전면 컬러 유리를 제안하였다. 몰리브덴 산화물(MoO₃) 및 텅스텐 산화물(WO₃)은 굴절률 차이가 큰 계면을 형성하여 적절한 간섭효과를 얻을 수 있다. 단일 Thermal Evaporator 증착 방법을 통해 다층 박막을 제작함으로써 간단하고 빠르며 저렴한 제조 방법을 제안하였다. MoO₃(60nm)/WO₃(100nm) 다층 박막으로 90% 이상의 광 투과율을 갖는 자홍색 유리를 시연하였으며, 이 기술은 상용화된 BIPV 시스템에 유용할 것으로 기대된다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.237-238
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• 2014

비정질 투명 전도성 산화물의 전기적 특성을 개선하기 위해 불순물 도입을 통한 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 50 nm의 박막 두께에서는 물론, 얇은 박막 두께에 맞춰 극미량의 Sn 첨가를 통한 4성분계 IZO에 대한 연구는 보고된 바 없다. 본 연구에서는 DC 마그네트론 스퍼터링 법을 이용하여 Sn을 미량 도핑 한 50 nm IZO 박막을 제조하였으며, 후열처리 전후의 전기적, 기계적, 광학성 특성을 비교 분석 하였다. Sn이 미량 도핑 되었을 때 전기적 특성이 개선되었고, 이러한 현상은 후열처리 온도에 따라 뚜렷하게 관찰되었다. 이것은 불순물 Sn이 전기적으로 활성화되었기 때문이라고 생각된다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.33.2-33.2
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• 2010

산화물 반도체 나노선 가스센서는 기존의 벌크 및 박막재료에 비해 체적-표면적비가 매우 커서 극미량의 화학물질에 대한 감응특성이 유리하여 많은 각광을 받고 있다. 현재, 다양한 물질들의 나노선 합성 및 센서 소자 구현에 대한 연구가 국내외적으로 활발하게 진행되고 있다. 이와 같은 나노선 센서의 실용화를 위해 특정 물질에 대한 선택성과 감응특성의 증진이 여전히 요구되고 있으며, 이에 대한 여러 방향에서의 연구가 진행되고 있다. 특히, 촉매특성이 뛰어난 귀금속 나노입자를 나노선 표면에 부착시킨, 기능화된 나노선 센서소자에 관련된 연구가 활발하다. 본 연구에서는 기상법을 이용하여 합성한 산화물 나노선에 감마선을 조사하여 Au, Pt 및 Pd 금속나노입자를 형성시켰다. 이와 같이 금속나노입자가 고착된 산화물 나노선의 미세구조와 가스 감응특성을 조사하였으며, 기능화된 금속 나노입자가 가스 감응에 미치는 영향과 가스 감응 메커니즘을 제시하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.253-253
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• 2016

최근 세계적으로 대체 에너지는 중요한 이슈가 되고 있으며 그 중 열전 재료는 유망한 에너지 기술로서 주목 받고 있다. 특히 고 직접화 전자 소자의 발열 문제를 해결하기 위해, 소형화와 정밀 온도 제어가 가능한 박막형 열전 소자에 연구가 주목 받고 있다. 박막형 열전소자 중 산화물 반도체계에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이러한 산화물 반도체계 중 In2O3는 BiTe, PbTe 등의 기존의 재료에 비해 독성이 낮을 뿐만 아니라 내 산화성 및 고온에서 열적 안정성이 우수하여 고온에서 적용 불가능한 금속계 열전 재료의 한계를 극복 할 수 있다는 장점을 가진다. 우수한 성능 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 의 열전 재료는 높은 전기 전도도 및 제백 계수 그리고 낮은 열전도도 특성을 가져야만 한다. IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 박막의 경우, 높은 전기 전도성을 가지면서 비정질 구조를 가진다. 이와 같이 비정질 구조를 가지는 박막 열전 재료는 격자에 의한 열 전도도가 낮기 때문에 결정질 구조에 비해 전체 열 전도도 값이 낮을 것으로 기대된다. 따라서 높은 전기 전도도를 가지면서 동시에 낮은 열 전도도를 가지게 되어 우수한 열전 특성을 가질 것이라 예상된다. 이러한 특성을 바탕으로 본 연구에서는 비정질 구조를 갖는 Zn와 미량의 Sn을 동시에 첨가한 In2O3박막의 전기적 특성및 열전 특성을 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron sputtering법으로 IZO:Sn(Zn 10 wt.%, Sn 800 ppm) 타깃을 이용하여 기판 가열없이 DC Power 70 W, 작업 압력 0.7 Pa으로 SiO2 기판 위에 $400{\pm}20nm$ 두께의 박막을 증착하였다. 이러한 공정으로 만들어진 박막은 대기 중 후 열처리를 각각의 200, 300, 400, 500, $600^{\circ}C$ 온도에서 진행하였다. 박막의 미세 구조는 XRD를 통해 관찰하였다. 그리고 박막의 전기적 특성은 Hall effect measurement을 통해 측정하였고, 열전 특성은 Seebeck 상수의 측정을 통하여 평가하였다. XRD 확인 결과 RT에서 증착한 박막과 후 열처리 200, 300, 400, $500^{\circ}C$ 결과 비정질 구조를 보였고, 후열처리 $600^{\circ}C$에서는 결정의 회절 피크를 보였다. 전기적 특성의 경우, 후 열처리 온도가 증가함에 따라 전기 전도도는 감소한다. 이는 공기중의 산소가 박막에 침투하여 oxygen vacancy를 막아 캐리어 밀도가 감소한것에 기인 된 것으로 판단된다. 열전 특성의 경우 제백상수는 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 높은 제백상수를 나타낸다. 제백 상수는 수식에 따라 캐리어 밀도의 -2/3승에 비례하게 된다. 수식에 따라 후 열처리 $600^{\circ}C$에서 가장 낮은 캐리어 밀도를 가지기 때문에 가장 높은 제백 상수를 가지게 된다. 열전 성능 척도인 Power factor는 제백 상수의 제곱과 전기전도도의 곱으로 나타내는데, 후 열처리 $200^{\circ}C$에서 가장 높은 Power factor를 보인다. 이는 캐리어 밀도 감소에 따라 전기 전도도는 감소하였지만 이로 인해 제백상수는 증가하였고, 또한 캐리어 밀도 감소에 따라 이온화 불순물 산란의 감소에 의해 이동도의 증가에 의한 것으로 판단된다. 박막의 경우 기판의 영향으로 인해 열 전도도 측정이 어려워 열전 성능 지수(ZT)를 계산을 할 수 없지만, 마그네트론 스퍼터링법으로 증착한 IZO:Sn 박막은 비정질 구조를 가지므로 격자진동에 의한 열 전도도가 낮아 전체 열 전도도가 결정질에 비해 낮을 것이며 이는 높은 열전 성능 지수를 가질 것으로 예상된다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제49권5호
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• pp.600-604
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• 2011

본 연구에서는 박막 트랜지스터(TFTs)에 사용 가능한 Indium Gallium 산화물(IGO) 박막을 스핀코팅을 이용한 화학적 용액공정을 사용하여 $SiO_2$/Si 기판 위에 증착시켰다. 또한 IGO 박막을 증착한 후에 이루어지는 열처리 온도가 박막의 결정화에 미치는 영향과 이들의 전기적 특성이 조사되었다. 스핀코팅법에 의한 IGO 박막을 증착하기 위해 사용된 In과 Ga의 비율은 2:1로 고정하였으며, 박막의 열처리 온도는 $300{\sim}600^{\circ}C$의 범위에서 변화시켰다. 공기 중에서 $300^{\circ}C$와 $600^{\circ}C$에서 1시간 동안 열처리한 IGO 박막을 사용하여 제조한 박막 트랜지스터의 전류 이동도(field effect mobility)는 각각 0.34와 3.83 $cm^2/V{\cdot}s$로서 양호한 전자소자의 성능을 보였다. 또한 on/off 전류비(current ratio)는 $10^5$ 이상이었으며, IGO 박막의 평균 투과율은 98%이었다.