• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.585-585
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• 2012

$Cu(In_{1-x}Ga_x)Se_2$(CIGS) 박막 태양전지는 Chalcopyrite 계 박막 태양전지로 Cu, In, Ga, Se 각 원소의 조성을 적절히 조절하여 박막을 성장시킨다. 성장시킨 CIGS 박막은 광흡수계수가 $10^5cm^{-1}$로 다른 물질보다 뛰어나고 직접 천이형 반도체로서 얇은 두께로도 고효율의 박막 제작이 가능하다. CIGS 태양전지를 제조하는 방법은 3-stage 동시 증착법, 금속 전구체의 셀렌화 공정법, 전기 증착법 등이 있다. 그 중에 금속 전구체의 셀렌화 공정법은 다른 제조 방법에 비해 대면적 생산에 유리한 장점이 있다. 하지만 아직 상대적으로 3-stage 동시 증착법에 비해 낮은 에너지 변환 효율이 보고된다. 본 실험에서는 기존의 금속 전구체의 셀렌화 공정법과는 달리 전구체 증착과 셀렌화 공정을 동시에 하고, Se cracker를 통하여 Se 원료를 주입하는 방식인 반응성 스퍼터링 공정에서 reservoir zone의 온도 변화에 따른 특성을 분석하였다. Se cracker의 reservoir zone 온도가 증가할수록 Cu/(In+Ga) 비가 증가한다. CIGS 박막 태양전지의 구조는 Al/Ni/ITO/i-ZnO/CdS/CIGS/Mo/Soda lime glass이다. CIGS 박막의 조성비가 Cu/(In+Ga)=0.89, Ga/(In+Ga)=0.17인 박막 태양전지에서 개방전압 0.34 V, 단락전류밀도 $32.61mA/cm^2$, 충실도 56.2% 그리고 변환 효율 6.19%를 얻었다. 본 연구는 2011년도 지식경제부의 재원으로 한국에너지 기술평가원(KTEP)의 지원을 받아 수행한 연구 과제입니다(No.20093020010030).

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.238-243
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• 2007

최근 FPD에 투명전극으로 사용되는 ITO는 뛰어난 전기적, 광학적 특성을 가지고 있다. 하지만 ITO는 저온공정의 어려움과 ITO의 원료인 In의 수급 불안정 및 스퍼터링 시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 인한 저항 증가 등과 같은 것들이 문제점으로 지적되고 있다. 본 실험에서는 ITO 투명전극을 대체하기 위한 물질로 2wt.%의 Al이 도핑된 ZnO 세라믹 타겟을 이용한 RF 마그네트론 스퍼터링 방법으로 상온, $150^{\circ}C,\;225^{\circ}C,\;300^{\circ}C$ 및 다양한 증착압력 하에서 유리기판 위에 AZO 투명전도막을 증착하였다. 박막의 결정성과 입자의 크기 증착조건에 영향을 받았다. AZO 박막의 전기적특성은 기판온도가 고온일수록 향상되었으며, 박막의 두께가 200nm으로 일정할 때 가시광 영역에서의 투과도는 평균 80% 정도였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.23-23
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• 2014

빗각 증착은 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 본 연구는 공정 압력이 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 TiN 박막을 제조함에 있어서 빗각 증착 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막을 제조하고 그 특성을 비교하였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 추계총회 및 학술대회 논문집
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• pp.192-193
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• 2012

2차 플라즈마를 사용하지 않고도 스퍼터링된 입자의 높은 이온화율을 얻을 수 있는 고전력 마그네트론 스퍼터링 기술은 최대 $MW/cm^2$의 높은 투입 전력을 이용하지만 타겟 재료의 높은 열전도 요구때문에 실제로 사용할 수 있는 재료가 Cu를 비롯한 몇가지 금속에 제한된다. 수 백 $kW/cm^2$의 중간 전력 밀도를 가질 수 있도록 펄스를 다중 부분 세트로 제어하는 modulated pulse plasma 시스템을 구축하고 전자 온도, 밀도를 고속으로 계측할 수 있는 삼중 프로브와 고증폭 CCD를 이용하여 공정 진단을 한 결과 전자 온도는 최고 15.9 eV, 전자 밀도는 $4.25{\times}10^{12}{\sharp}/cm^3$였으며 weak ionization 조건과 strong ionization 조건에서 Ar I (811.5 nm)의 방출광 세기가 6배 증가하는 것으로 분석되었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2016년도 추계학술대회 논문집
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• pp.108-108
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• 2016

마그네트론 스퍼터링은 박막의 증착에 널리 사용되는 기술로 음극의 설계가 핵심적이다. 영구 자석과 전자석을 겸용하는 경우도 있고 고주파 코일을 추가하여 2차 플라즈마 발생을 유도하여 공정의 유연성을 한층 높인 방법도 오랫동안 사용되어 왔다. 전자의 자기장 하에서의 운동은 Lorentz force를 적분하여 예측할 수 있으며 가장 중요한 전자 - 중성간의 충돌 과정인 탄성 충돌, 여기 충돌, 이온화 충돌을 고려하면 보다 실질적인 마그네트론 플라즈마의 거동을 이해하고 그 결과를 기반으로 자석 배치를 설계할 수 있다. PIC (particle-in-cell) code를 이용하면 플라즈마 내의 전자기장 효과를 상세히 검증해볼 수 있지만 계산 시간의 부담 때문에 고성능 병렬 컴퓨터를 사용하여야 한다. 그 이유는 하전입자(전자, 이온)의 공간적인 분포에 변화가 발생하면 전위가 영향을 받고 전자의 가속이 발생하는 쉬스(sheath)의 두께가 따라서 변화하기 때문이다. 여기서 계산 시간의 단축을 위한 가정, 즉, 쉬스의 두께가 일정하다는 사실을 적용하면 계산시간을 획기적으로 단축 시킬 수 있으며 병렬 계산의 효율성도 향상시킬 수 있다. 본 연구에서는 이와 같은 원리에 입각한 코드를 개발하고 평판 디스플레이용 사각형 음극에 대해서 적용했던 경험을 바탕으로 원형의 스캔형 마그네트론 음극 구조의 이해와 설계에 적용하고자 코드를 개발하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2003년도 추계학술대회 발표 논문집
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• pp.59-63
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• 2003

체적 음향파 공진기(Film bulk acoustic resonator, FBAR)는 2~10 Ghz 대역의 차세대 이동 통신용 구현에 필수적인 부품이기 때문에 국내외에서 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 FBAR 소자 제조를 위한 연구에서 원자층 증착(Atomic layer deposition, ALD) 방법에 의한 ZnO buffer layer 위에 스퍼터링 방법을 이용한 2-step 방법을 사용하여 제조하였다. ALD를 이용한 ZnO buffer layer는 diethylzinc(DEZn)/$H_2O$를 순차적으로 주입하여 증착하였다. 이 때 두 원료물질 사이에 고순도 Ar 가스를 purge gas로 사용하였다. 원료의 주입시간은 1초, 원료간 purge 시간은 23 초로 하고 증착하였다. 2-step 방법을 이용할 경우, 스퍼터링 방법만을 이용하였을 때 보다 우수한 c-축 배향성 및 박막의 표면형상이 관찰되었다. 2-step 방법을 FBAR 소자 제작에 적용할 경우 보다 우수한 특성의 공진기를 제작할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.440-446
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• 2009

본 연구에서는 인라인 스퍼터링 공정을 이용하여 저항막 방식 터치패널에 적용이 가능한 인듐 주석 산화물(indium tin oxide: ITO)기판 제조 공정을 최적화하였다. 플라스틱 기판으로 고분자 기판인 폴리카보네이트(polycarbonate : PC) 기판을 사용하였으며 면저항 $500{\pm}50\;{\Omega}$/□, 면저항 균일도 10 % 이내, 투과율 87 %(at550nm)이상, 두께 $120{\sim}250\;{\AA}$의 조건을 만족하는 ITO 기판의 공정 최적화를 위한 실험을 진행하였다. 스퍼터링 공정은 초기 진공도 $1{\times}10^{-6}\;torr$ 일 때 상온에서 DC 전압을 인가하여 진행되었으며 산소/알곤 가스의 비율, 인가 전압, 공정 압력, 기판의 이송 속도를 변수로 하여 요구되는 ITO 박막의 특성에 가장 최적화된 공정 조건을 형성하였다. 인라인 방식의 스퍼터 장비에서 최적화된 공정 조건은 실제 생산 라인에 적용이 가능할 것으로 판단되며 향후 지속적인 연구를 통해 현재 수입에 의존하고 있는 ITO 기판 제조기술의 국산화에 기여할 수 있을 것이다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권10호
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• pp.9-12
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• 2016

특정 광 파장 영역대역에서 광 반사율을 갖는 다층 박막을 DC펄스 스퍼터링 공정으로 제작하기 위하여 공정변수가 다층 박막의 광학 특성에 미치는 영향이 연구되었다. 다층 박막 필름을 제작하기위한 시뮬레이션이 이루어졌으며, DC펄스 스퍼터링 공정을 이용한 저 굴절률의 $SiO_2$와 고 굴절률의 $TiO_2$ 박막의 광학 특성에 미치는 공정 변수 파라미터가 연구되었다. DC펄스 스퍼터링 파워 2kW, 아르곤 가스 200sccm(standard cubic centimeter per minute)기준조건에서 산소가스 비율 12% 범위에서 제작한 $SiO_2$박막은 굴절률 1.46이었고 산소가스 1% 비율에서 제작한 $TiO_2$박막은 굴절률 2.27이었다. 이들 박막으로 구성된 고 굴절률 박막/저 굴절률 박막/고 굴절률 박막의 3층 다층 박막 구조의 광학설계 시뮬레이션 결과와 측정된 광 반사율 특성결과는 파장 대역에 걸쳐 유사한 경향이 있는 것으로 측정되었다. 근적외선 780nm에서 1200nm파장 대역 영역에서 광 반사율 45%이상의 성능을 갖는 다층 박막 필름을 제작할 수 있었고 근적외선 차단 기능 박막으로 사용될 것으로 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.125-125
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• 2012

물리증착(physical vapor deposition; PVD)은 진공 또는 특정 가스 분위기에서 고상의 물질을 기화시켜 기판에 피막을 형성하는 방법으로 증발과 스퍼터링 그리고 이온플레이팅 등이 있다. PVD 방법으로 박막을 제작하면 대부분의 박막은 주상정 구조로 성장하게 된다. 이러한 주상정의 조직을 제어하는 방법으로 빗각 증착(oblique angle deposition; OAD) 기술이 있다. OAD는 타겟(증발원)에 대해서 기판을 평행하게 배치하는 일반적인 코팅방법과는 달리 기판의 수직성분과 타겟의 수직성분이 이루는 각도가 0도 이상이 되도록 조절하여 기판을 기울인 상태로 코팅하는 방법을 말한다. OAD 방법을 이용하면 기판으로 입사하는 증기가 초기에 생성된 핵(seed)에 의해 shadowing이 발생하면서 증기가 수직으로 입사하는 normal 증착과는 다른 형상의 성장 조직이 만들어지게 된다. 본 논문에서는 OAD 방법을 이용하여 Al과 TiN 박막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. Al 박막은 UBM (Un-Balanced Magnetron) 스퍼터링 소스를 이용하여 빗각을 각각 0, 30, 45, 60 및 90도의 각도에서 강판 및 실리콘 웨이퍼 상에 시편을 제조하되 단층 및 다층으로 시편을 제조하고 치밀도와 함께 조도와 반사율을 비교하고 염수분무시험을 이용하여 내식성을 평가하였다. TiN 박막은 Cathodic Arc 방식을 이용하되 Al 박막과 동일한 방법으로 코팅을 하고 내식성 및 경도 등의 특성을 비교하였다. TiN 박막은 경사각이 커지면서 경도가 낮아졌으나 바이어스 전압을 이용하여 다층으로 제조함에 의해 경도는 유지하면서 modulus를 낮출 수 있어서 박막의 신뢰성을 나타내는 H3/E2 값은 증가함을 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2008년도 추계학술대회 논문집 Vol.21
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• pp.3-3
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• 2008

21 세기 제 3의 산업혁명을 가져올 것으로 기대되는 나노기술(NT), 정보기술(IT), 바이오기술(BT)은 전 세계 과학자들의 마음을 사로잡고 있다. 이 가운데 나노기술은 전자산업에 응용시 그 기대효과는 우리가 상상하는 이상의 것이라 예상하고 있다. 나노기술에 특히 관심을 가지는 이유는 물질이 마이크로미터 크기로 작아져도 벌크 물질의 물리적 특성이 그대로 유지되지만, 나노미터 크기가 되면서 우리가 경험하지 못했던 새로운 물리적 특성들이 발현되기 때문이다. 그 특성에는 양자구속효과, Hall-Petch 효과, 자기효과 등이 있다. 나노기술의 구현은 양자점과 같은 영차원 나노입자, 나노와이어, 나노막대, 나노리본 등과 같은 직경이 100nm 이하의 일차원 구조의 나노물질 및 나노박막과 기타 100nm 이하의 나노구조물들이 사용된다. 현재 일차원 구조를 이용한 전자디바이스화 연구는 결정성장을 정확하게 조절하는 합성기술 합성된 일차원 나노물질의 물리적 특성을 지배하는 각종 파라미터들과 물리적 특성들과의 상관관계 정립, 나노와이어를 이용한 Bottom-up 방식에 의한 조립기술 확보를 위해 활발히 진행 중이다. 하지만 나노구조의 특성을 확인하는 형태의 연구일 뿐, 실제 디바이스화에는 여전히 많은 과제를 안고 있다. 본 연구에서는 산화아연을 기반으로 한 고품위 능동형 산화물 나노구조의 다양한 성장방법 및 물성 평가에 대해 연구하였다. 성장장비로는 MOCVD와 스퍼터링을 이용하여 대면적 균일 성장을 이룰 수 있었다. 특히 실제 광전소자에 응용요구에 알맞은 Bottom-up 방식에 의한 수직성장 기술, 길이/직경 비 향상 기술, 결정성 향상 기술, 저온성장 기술, Dimension 조절 기술 Interfacial layer 제거 기술 등을 중점적으로 연구하였다. Dimension 조절 기술로 p-Si 기판위에 성장된 나노 LED에서는 밝은 emission을 관찰하였으며, 세계에서 최초로 스퍼터링을 이용하여 4인치 웨이퍼에 대면적 수직 성장하였다. 최근에는 선택적 삼원계 씨앗층을 이용한 길이/직경 비가 매우 향상된 MgZnO 나노와이어를 Interfacial layer 없이 수직으로 성장하여 산화물 전계방출 에미터로서의 가능성을 확인하였다.