• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.10 no.4
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• pp.171-177
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• 2000

Exchange coupling of Co/NiMn bilayers fabricated by RF magnetron sputtering method was studied. We investigated the variation of exchange coupling field (H$\sub$ex/) for different annealing temperature and time. The maximum exchange coupling field was obtained after 13hr annealing at 300 $^{\circ}C$. With respect to deposition sequence, it was demonstrated that NiMn-top bilayers had higher exchange coupling field than NiMn-bottom bilayers. Ta capping layer was shown to be essential in achieving exchange coupling and Auger Electron Spectroscopy (AES) proved that uncapped NiMn/Co bilayers did not have exchange coupling because of oxygen incorporation into film. We also observed the effect of Ta underlayer on exchange coupling. It was found that Ta underlayer had better not be used for attaining higher exchange coupling. XRD analysis showed that Ta underlayer helped bilayers develop texture, but it was not essential to exchange coupling of Co/NiMn bilayers, which is in contrast to NiFe/NiMn system. Furthermore, the NiMn and Co thickness dependence of exchange coupling has been investigated. The exchange coupling strength reached the maximum above 200 ${\AA}$ NiMn thickness and had inversely proportional relation with Co thickness.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.15 no.2
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• pp.168-172
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• 2006

GaN nucleation layers were grown by hydride vapor phase epitaxy (HVPE) and the effect of growth temperature on the structural properties of GaN nucleation layers for nanorods was investigated by synchrotron x-ray scattering and Atomic Force Microscopy (AFM). For the samples grown at different temperatures, two-component rocking profiles of (002) GaN Bragg peaks for the GaN nucleation layers were observed with one very sharp and the other broad. It was shown that the two-component rocking profile could be qualitatively explained by surface morphology, which was in good agreement with AFM result, from which we could conclude that relatively low temperature is favorable for GaN nanorods formation.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.4
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• pp.416-427
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• 1994

The changes of crystallinity and microstructure and the $Si_{1-x}Ge_x/Sio_2$ interfaces of $Si_{1-x}Ge_x$ alloys deposited on amorphous $SiO_{2}$ were studied as a function of deposition temperature. The crystallinity, microstructure, and compositional uniformity of $Si_{1-x}Ge_x$ alloys deposited on the SiOl at different temperature were investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. And $Si_{1-x}Ge_x/Sio_2$ interface were investigated by high-resolution transmission electron microscopy. The $Si_{0.7}Ge_{0.3}/Sio_2$ films were deposited on amorphous $SiO_{2}$ at $300^{\circ}C,400^{\circ}C,500^{\circ}C,600^{\circ}C,$ and $700^{\circ}C$ by Si-MBE. In the film deposited at $300^{\circ}C$, only amorphous phase were observed. In the film deposited at $400^{\circ}C$, both amorphous and polycrystalline films were observed. Both phases were deposited simultaneously, but, at initial film growth, amorphous phase prevailed over polycrystalline phase. As the film thickness increased, the fraction of polycrystalline phase increased. At $500^{\circ}C$, thin amorphous layer was observed at lOnm from $SiO_{2}$ surface. In the films deposited at higher than $600^{\circ}C$, only crystalline phase were observed. Polycrystalline films had columnar structure. Compositional uniformity for deposited films were good regardless of deposition temperature. The interfaces of $Si_{1-x}Ge_x/Sio_2$ were flat, whatever polycrystal or amorphous was deposited on $SiO_{2}$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.208-208
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• 2013

ZnO는 직접천이형 반도체로 약 3.37 eV의 넓은 에너지 band-gap과 60 meV의 비교적 큰 엑시톤 결합 에너지를 가지고 있다. 또한 단결정 성장 가능과 투명성 등 많은 장점들로 인하여 GaN와 대체할 자외선 또는 청색 발광소자나 ITO를 대체할 투명전극 같은 광범위한 광전소자로 큰 주목을 받으며 연구되어 왔다. 이러한 ZnO는 다양한 물질들의 첨가를 통해 인위적으로 특성변화가 가능한데 Mg, Be, Cd 첨가를 통한 에너지 밴드갭의 확장과 수축, Al 첨가를 통한 전기전도성의 증가 등이 그 예이다. 최근에는 밴드갭 조절을 이용한 ZnO-ZnMgO와 같은 이종접합구조가 광소자 등의 응용을 목적으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 더불어 나노선이나 나노막대 같은 1차원 구조를 갖는 ZnO 계열 반도체의 연구는 현재 큰 이슈가 되고 있는 나노 크기의 소자 개발에 매우 큰 적용 가능성을 가지고 있다. 우리는 수열합성법을 이용하여 hexagonal ZnO 나노막대를 성장하고 그 표면에 core-shell 형태의 $ZnO-Zn_{1-x}Mg_xO$ (x=0.084) 양자우물을 원자층증착법으로 증착하였다. 본 연구에서는 만들어진 ZnO 나노막대와 ZnO-ZnMgO 나노막대, core-shell ZnO-ZnMgO 양자우물 sample들의 저온(5 K) Photoluminescence 측정을 통하여 광학적 band 구조를 분석하였다. 실험적으로 의도된 양자우물 두께와 다른 실제 형성된 양자무물의 두께를 알아내기 위하여 2차원 hexagonal 양자우물 band 구조에서 self-consistent nonlinear Poisson-Schr$\"{o}$dinger 방정식 계산과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였으며, 이 방법으로 계산된 값과 실험값의 비교를 통하여 실제 형성된 양자우물의 두께를 정량적으로 유출할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.351-352
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• 2011

그래핀(Graphene)은 2차원 평면구조의 $sp^2$ 탄소 결합으로 이루어진 물질이다. 일반적으로 그래핀은 탄소 원자 한층 정도의 얇은 두께를 가지면서 강철의 100배 이상 높은 강도, 다이아몬드보다 2배 이상 뛰어난 열 전도성, 그리고 규소보다 100배 이상 빠른 전자이동도 등의 매우 우수한 특성을 지닌다. 그래핀을 합성하거나 얻는 방법에는, 기계적 박리법(Micro mechanical exfoliation), 산화흑연(graphite oxide)을 이용한 reduced graphene oxide(RGO)방법과 탄화 규소(SiC)를 이용한 epitaxial growth 방법 등이 있지만, 대 면적화가 어렵거나 구조적 결함이 큰 문제점이 있다. 반면, 탄화수소(hydrocarbon)를 탄소 공급원으로 하는 열화학 기상 증착법(Thermal chemical vapor deposition, TCVD)은 구조적 결함이 상대적으로 적으면서 대 면적화가 가능하다는 이점 때문에 최근 가장 많이 이용되고 있는 방법이다. TCVD를 이용, 니켈, 몰리브덴, 금, 코발트 등의 금속에서 그래핀 합성연구가 보고되었지만, 대부분 수 층(fewlayer)의 그래핀이 합성되었다. 하지만, 구리 촉매를 이용하는 것이 단층 그래핀 합성에 매우 효율적이라는 연구결과가 보고되었다. 구리의 경우, 낮은 탄소융해도(solubility of carbon) 때문에 표면에서 self limiting 과정을 통하여 단층 그래핀이 합성된다. 그러나 단층 그래핀 일지라도 면저항(sheet resistance)이 매우 높고, 이론적 계산값에 비해 전자이동도(electron mobility)가 낮게 측정된다. 이러한 원인은 구조적 결함에서 기인된 것으로써 산업으로의 응용을 어렵게 만들기 때문에 양질의 단층 그래핀 합성연구는 필수적이다[1,2]. 본 연구에서는 TCVD를 이용하여 구리 포일(25 ${\mu}m$, Alfa Aeser) 위에 메탄가스를 탄소공급원으로 하여 수소를 함께 주입하고, 메탄가스의 양과 합성시간, 열처리 시간을 조절하면서 균일한 단층 그래핀을 합성하였다. 합성된 그래핀을 $SiO_2$ (300 nm)기판위에 전사(transfer)후 라만 분광법(raman spectroscopy)과 광학 현미경(optical microscope)을 통하여 분석하였다. 그 결과, 열처리 시간이 증가할수록 촉매로 사용된 구리 포일의 grain size가 커짐을 확인하였으며, 구리 포일 위에 합성된 그래핀의 grain size는, 구리 포일의 grain size에 의존하여 커짐을 확인하였다. 또한 동일한 grain 내의 그래핀은 균일한 층으로 합성되었다. 이는 기계적 박리법, RGO 방법, epitaxial growth 방법으로 얻은 그래핀과 비교하여 매우 뛰어난 결정성을 지님이 확인되었다. 본 연구를 통하여 면적이 넓으면서도 결정성이 매우 뛰어난 양질의 단층 그래핀 합성 방법을 확립하였다.

• Journal of the Korean Magnetics Society
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• v.12 no.5
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• pp.184-188
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• 2002

The Cu/Ni/Cu(002)/Si(100) films which have perpendicular magnetic anisotropy were deposited by e-beam evaporation methods. From the reflection high energy electron diffraction pattern, the films were confirmed to be grown epitaxially on silicon. After 2X lots ions/$\textrm{cm}^2$ C+ irradiation, magnetic easy-axis was changed from surface normal to in-plane as shown in the hysteresis loop of magneto-optical Kerr effects. It became manifest from analysis of X-ray reflectivity and grazing incident X-ray diffraction that even though interface between top Cu layer and Ni layer became rougher, the contrast of Cu and Ni's electron density became manifest after ion irradiation. In addition, the strain after deposition of the films was relaxed after ion irradiation. Strain relaxation related with change of magnetic properties and mechanism of intermixed layer's formation was explained by thermo-chemical driving force due to elastic and inelastic collision of ions.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.4 no.1
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• pp.81-89
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• 1994

Ti film of lOnm thickness and Co film of 18nm thickness were sequentially e-heam evaporated onto Si (100) substrates. Metal deposited samples were rapidly thermal-annt.aled(KTA) in thr N1 en vironment a t $900^{\circ}C$ for 20 sec. to induce the reversal of metal bilayer, so that $CoSi_{2}$ thin films could be formed. The sheet resistance measured by the 4-point probe was 3.9 $\Omega /\square$This valur was maintained with increase in annealing time upto 150 seconds, showing high thermal stab~lity. Thc XRII spectra idrn tified the silicide film formed on the Si substrate as a $CoSi_{2}$ epitaxial layer. The SKM microgr;iphs showed smooth surface, and the cross-sectional TKM pictures revealed that the layer formed on the Si substrate were composed of two Co-Ti-Si alloy layers and 70nm thick $CoSi_{2}$ epl-layer. The AES analysis indicated that the native oxide on Si subs~rate was removed by TI ar the beginning of the RTA, and Ihcn that Co diffused to clean surface of Si substrate so that epitaxial $CoSi_{2}$ film could bt, formed. In thc rasp of KTA at $700^{\circ}C$. 20sec. followed by $900^{\circ}C$, 20sec., the thin film showed lower sheet resistance, but rough surface and interface owing to $CoSi_{2}$ crystal growth. The application scheme of this $CoSi_{2}$ epilayer to VLSI devices and the thermodynarnic/kinetic mechan~sms of the $CoSi_{2}$ epi-layer formation through the reversal of Co/Ti bdayer were discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.237.1-237.1
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• 2015

OLED의 낮은 외부 광자 효율 문제를 해결하기 위해서는 발광층은 물론 전극 재료에 대한 연구가 함께 진행되어야 한다. 최근 플렉서블 디스플레이(Flexible Display) 분야에서 투명전극(Transparent Electrode)은 큰 주목을 받고 있다. 기존 전자소자의 투명전극으로는 인듐산화물(ITO, Indium Tin Oxide)이 널리 사용되어 왔으나, ITO의 주원료인 인듐(Indium)은 희소성으로 인해 앞으로 30년 후에 고갈될 것으로 예상되어 ITO를 대체할만한 투명전극 재료가 필요하게 되었다. 인듐이 포함되지 않은(Indium-free) 투명전극을 개발하려는 많은 연구들이 진행 중인데, 본 연구에서는 PEN(Polyethylene Naphthalate) 유연기판 상에 그래핀(Graphene)을 투명전극으로 구현하여 OLED의 효율을 높이는데 이용하고자 하였다. 화학 기상 증착(CVD, Chemical Vapor Deposition) 방법을 이용하여 Cu 호일 위에 그래핀을 성장시킨 후 PEN 유연기판에 전사하여 그래핀 투명전극을 구현하면서 그래핀 성장층을 단층 또는 다층으로 구분하여 성장시켜 각각의 투명전극을 구현해보았다. 유연기판 상의 그래핀의 상태를 확인하기 위해 라만 분광(Raman Spectroscopy) 분석을 이용하여 그래핀 고유의 라만 꼭지점(Raman peak)인 G 꼭지점(G peak: 1580 cm-1), 2D 꼭지점(2D peak: ~2700 cm-1)을 확인하였는데 그래핀 전사 상태가 양호하여 D 꼭지점(D peak: ~1360 cm-1)은 나타나지 않았다. 원자힘 현미경(AFM, Atomic Force Microscope) 분석을 통해 다층 및 단층 그래핀 표면의 거칠기(Roughness) 및 두께(Thickness)를 각각 확인할 수 있었고 자외선-가시광선 분광법(UV-Visible Spectroscopy) 분석으로 그래핀 투명전극과 유연기판의 투과도(Transmittance)를 분석하였으며, 단층 그래핀 투과도가 90%수준의 높은 값이 나타나 ITO보다 개선됨을 확인하였다. 그래핀 면저항은 TLM(Transmission Line Measurement)법을 통해 측정하였는데, 단층 그래핀의 경우 $800{\Omega}/{\square}$ 내외 수준임을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 근자외선 영역에서 높은 투과도와 우수한 전기적 특성을 가지는 그래핀 투명 전도성 전극 구조를 제안하고, 나아가 가시영역에서 ITO를 대체할 수 있는 투명 전도성 전극 물질을 개발함으로써 발광다이오드의 광효율을 높일 수 있는 투명 전도성 전극을 구현하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.26 no.2
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• pp.15-21
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• 2019

We investigated the structural, electrical and optical properties of zinc oxide (ZnO) ultra-thin films grown at $150^{\circ}C$ by atomic layer deposition (ALD). Diethylzinc and deionized water were used as metal precursors and reactants, respectively, for the deposition of ZnO thin films. The growth rate per ALD cycle was a constant 0.21 nm/cycle at $150^{\circ}C$, and samples below 50 cycles had amorphous properties due to the relatively thin thickness at the initial ALD growth stage. With the increase of the thickness from 100 cycles to 200 cycles, the crystallinity of ZnO thin films was increased and hexagonal wurtzite structure was observed. In addition, the particle size of the ZnO thin film increased with increasing number of ALD cycles. Electrical properties analysis showed that the resistivity value decreased with the increase of the thin film thickness, which is correlated with the decrease of the grain boundary concentration in the thicker ZnO thin film due to the increase of grain size and the improvement of the crystallinity. Optical characterization results showed that the band edge absorption in the near ultraviolet region (300 nm~400 nm) was increased and shifted. This phenomenon is due to the increase of the carrier concentration with the increase of the ZnO thin film thickness. This result agrees well with the decrease of the resistivity with the increase of the thin film thickness. Consequently, as the thickness of the thin film increases, the stress on the film surface is relaxed, the band gap decreases, and the crystallinity and conductivity are improved.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.48 no.5
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• pp.449-455
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• 2010

To enhance the efficiency of dye sensitized solar cells, we proposed crystalline anatase-$TiO_{2}$ by using a low temperature process ($150^{\circ}C{\sim}250^{\circ}C$). We successfully fabricated 30 nm-$TiO_{2}$ at a fixed atomic layer deposition condition of 1.0 sec of TDMAT pulse, 20 sec of TDMAT purge, 0.5 sec of H$_{2}$O pulse, and 20 sec of H$_{2}$O purge. In order to examine the microstructure, phase, and band-gap of the TiO$_{2}$ respectively, we employed a Nano-Spec, transmission electron microscope, high resolution XRD, Auger electron spectroscopy, scanning probe microscope, and UV-VIS-NIR. We were able to fabricate a crystalline anatase-phase of 30 nm-TiO$_{2}$ successfully at temperatures above $180^{\circ}C$. Our results showed that our proposed low temperature ALD process (below $200^{\circ}C$) might be applicable to glass and flexible polymer substrates.