• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.273-273
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• 2011

현재 사용되고 있는 플로팅 게이트를 이용한 플래시 메모리 소자는 비례축소에 의해 발생하는 단 채널 효과, 펀치스루 효과 및 소자간 커플링 현상과 같은 문제로 소자의 크기를 줄이는데 한계가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 silicon nitride와 같은 절연체를 전자의 트랩층으로 사용하는 charge trap flash (CTF) 메모리 소자에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. CTF 메모리 소자의 전기적 특성에 대한 연구는 활발히 진행 되었지만, 수치 해석 모델을 사용하여 메모리 소자의 전하수송 메커니즘을 분석한 연구는 매우 적다. 본 연구에서는 수치 해석 모델을 적용하여 개발한 시뮬레이터를 사용하여 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 시 전하수송 메커니즘에 대한 연구를 하였다. 시뮬레이터에 사용된 모델은 연속방정식, 포아송 방정식과 Shockley-Read-Hall 재결합 모델을 수치해석적 방법으로 계산하였다. 또한 CTF 소자 프로그램 동작 시 트랩 층으로 주입되는 전자의 양은 Wentzel-Kramers-Brillouin 근사 법을 이용하여 계산하였다. 트랩 층에 트랩 되었던 전자의 방출 모델은 이온화 과정을 사용하였다. 게이트와 트랩 층 사이의 터널링은 Fowler-Nordheim (FN) tunneling 모델, Direct tunneling 모델, Modified FN tunneling 모델을 적용하였다. FN tunneling 만을 적용했을때 보다 세가지 모델을 적용했을 때가 더 실험치와의 오차가 적었다. 그 이유는 시뮬레이션 결과를 통해 인가된 전계에 의해 Bottom Oxide 층의 에너지 밴드 구조가 변화하여 세가지 tunneling 모델의 구역이 발생하는 것을 확인 할 수 있었다. 계산된 결과의 전류-전압 곡선을 통해 CTF 메모리 소자의 프로그램 동작 특성을 관찰하였다. 트랩 층의 전도대역과 트랩 층 내부에 분포하는 전자의 양을 시간에 따라 계산하여 트랩 밀도가 시간이 지남에 따라 일정 값에 수렴하고 많은 전하가 트랩 될 수록 전하 주입이 줄어듬을 관찰 하였다. 이와 같은 시뮬레이션 결과를 통해 CTF 메모리의 트랩층에서 전하의 이동에 대해 더 많이 이해하여 CTF 소자가 가진 문제점 해결에 도움을 줄 것이다.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.5
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• pp.9-15
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• 2000

The 3 ${\mu}{\textrm}{m}$-thick PVDF (polyvinylidene fluoride) thin film have been prepared using physical vapor deposition with electric field, and its FT-IR spectrum, dielectric property and electric conduction phenomenon have been investigated. Since the characteristic peaks are detected at 509.45 ［$cm^{-1}$ /］ and 1273.6 ［$cm^{-1}$ /］in the FT-IR spectrum, we are confirmed that the $\beta$ -phase is dominant in the PVDF thin film. In the results of dielectric properties, the PVDF thin film shows anomalous dispersion, i.e. gradual decrease of dielectric constant with increase of frequency, and also that the dielectric absorption point changes from 200 Hz to 7000 Hz with increasing temperature of thin film, which is consistent with the Debye's theory. The activation energy ( $\Delta$H) obtained from temperature dependence of dielectric loss is 21.64 ㎉/mole. We confirm that the electric conduction mechanism of PVDF thin film is dominated by ionic conduction by investigating the dependence of the leakage current of the thin film on the temperature and the electric field.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2009.05a
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• pp.28.2-28.2
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• 2009

군사적, 산업적 용도로 널리 활용되고 있는 적외선 검출기는 InSb, HgCdTe(MCT)와 같은 물질들을 감지 소자로 사용하고 있다. 현재 가장 많이 사용되는 MCT는 적외선의 전 영역을 감지할 수 있는 장점이 있지만, 대면적 제작이 어려운 단점이 있다. 이에 비해 InSb는 안정적인 재료의 특성, 높은 전하이동도($1.2\times10^6\;cm^2/Vs$) 그리고 대면적 소자 제작의 가능성 등이 높게 평가되어 차세대 적외선 검출소자로 각광 받고 있다. InSb 적외선 수광 소자는 1970년대부터 미국을 중심으로 이온주입, MOCVD 또는 MBE와 같은 다양한 공정을 이용하여 제작되어 왔으며, 앞으로도 군수용 제품을 비롯하여 산업전반에서 더욱 각광을 받을 것으로 예상된다. 하지만 InSb는 77 K에서 0.225 eV의 상대적으로 작은 밴드갭을 갖고 있기 때문에 누설전류로 인한 성능저하가 고질적인 문제로 대두되었고, 이를 해결하기 위한 고품질 절연막 연구가 InSb 적외선 수광 소자 연구의 주요 이슈 중 하나가 되어왔다. PECVD, photo-CVD, anodic oxidation 등의 공정을 이용하여 $SiO_2$, $Si_3N_4$, 양극산화막(anodic oxide) 등 다양한 물질들에 대한 연구가 진행되었고[1,2], 산화막과 반도체 계면에서의 열확산을 억제하여 계면트랩밀도를 최소화하기 위한 연구도 활발히 이루어졌다[3]. 하지만 InSb 소자의 성능개선을 위한 최적화된 산화막에 대한 연구는 여전히 불충분한 실정이다. 본 연구에서는 n형 (100) InSb 기판 (n = 0.2 ~ $0.85\times10^{15}cm^{-3}$ @ 77 K)을 이용하여 양극산화막, $SiO_2$, $Si_3N_4$ 등을 증착하고 절연막으로서 이들의 특성을 비교 분석하였다. 양극산화막은 상온에서 1 N KOH 용액을 이용하여 양극산화법으로 증착하였으며, $SiO_2$, $Si_3N_4$는 PECVD로 $150^{\circ}C$에서 $300^{\circ}C$까지 온도를 변화시켜가며 증착하였다. SEM분석과 XPS분석으로 두께의 균일도와 절연막의 조성, 계면확산 정도를 확인하였으며, I-V와 C-V 커브측정을 통해 각 절연막의 전기적 특성을 평가하였다. 이 분석들을 통해 각각의 공정 조건에 따른 절연막의 상태를 전기적 특성과 관련지어 설명할 수 있었다.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.37 no.11
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• pp.1097-1104
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• 2000

MOD(Metal-Organic-Decomposition)법에 의해 $Y_2$O$_3$버퍼층에 Pt/TiO$_2$/SiO$_2$/Si 기판 위에 제조한 후, 그 표면 위에 졸-겔 방법으로 YMnO$_3$박막을 형성하였다. 기판의 종류와 수화조건 변화가 YMnO$_3$박막의 결정화 거동에 미치는 영향을 고찰하였으며, 또한 $Y_2$O$_3$버퍼층 유.무에 따른 Mn의 산화상태를 확인하고 이에 따른 유전특성 변화를 연구하였다. $Y_2$O$_3$버퍼층을 삽입하지 않고 직접 기판 위에 형성한 YMnO$_3$박막의 결정상은 기판의 종류 및 Rw 변화에 관계없이 orthorhombic 구조임이 확인되었다. 반면, $Y_2$O$_3$버퍼층 위에 형성된 YMnO$_3$박막의 경우에는 Rw($H_2O$/alkoxide mole ratio)가 0~6 범위 내에서 낮아질술고 hexagonal 결정상 성장에 유리하였으며, 또한 Pt(111)/TiO$_2$/SiO$_2$/Si 기판이 Ptd(200)/TiO$_2$/SiO$_2$/Si에 비하여 결정상 형성에 용이하였다. $Y_2$O$_3$버퍼층은 YMnO$_3$결정상 내에서 $Mn^{4+}$ 이온형성을 억제함으로써 누설전류밀도가 크게 감소되는 효과를 주었으며, 동시에 강유전 특성을 지닌 hexagonal 결정상 형성에 유리하게 작용하였다. 결론적으로, $Y_2$O$_3$는 Pt가 코팅된 Si 기판 위에 YMnO$_3$박막 제조시 그 강유전 특성을 향상시켜주는 우수한 버퍼층 재료임을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.2
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• pp.267-273
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• 2019

Hierarchically porous $Fe_2O_3$ nanofibers with meso- and macro- pores are designed and synthesized by electrospinning and subsequent heat-treatment. The macro pores are generated by selectively decomposition of polystyrene as a dispersed phase in the as-spun fibers containing $Fe(acac)_3$/polyacrylonitrile continuous phases during heat-treatment. Additionally, meso-pores formed by evaporation of infiltrated water vapor during electrospinning process interconnected the macro-pores and results in the formation of hierarchically porous $Fe_2O_3$ nanofibers. The initial discharge capacity and Coulombic efficiency of the hierarchically porous $Fe_2O_3$ nanofibers at a current density of $1.0A\;g^{-1}$ are $1190mA\;h\;g^{-1}$ and 79.2%. Additionally, the discharge capacity of the nanofibers is $792mA\;h\;g^{-1}$ after 1,000 cycles. The high structural stability and morphological benefits of the hierarchically porous $Fe_2O_3$ nanofibers resulted in superior lithium ion storage performance.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.57 no.3
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• pp.408-412
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• 2019

In this study, nitrogen doped carbon felt was prepared by pyrolysis of urea at high temperature and applied as an electrode for vanadium redox flow cell. Urea is easier to handle than ammonia and forms $NH_2$ radicals at higher temperatures, creating a nitrogen functional group on the carbon surface and acting as an active site in the vanadium redox reaction. Therefore, the discharge capacity of activated carbon felt electrodes using urea was 14.9 Ah/L at a current density of $150mA/cm^2$, which is 23% and 187% higher than OGF and GF, respectively. These results show the possibility that activated carbon felt electrode using urea can be used as electrode material for redox flow battery.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.456-456
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• 2010

CMOS 소자가 서브마이크론($0.1\;{\mu}m$) 이하로 스케일다운 되면서 단채널 효과(short channel effect), 게이트 산화막(gate oxide)의 누설전류(leakage current)의 증가와 높은 직렬저항(series resistance) 등의 문제가 발생한다. CMOS 소자의 구동전류(drive current)를 높이고, 단채널 효과를 줄이기 위한 가장 효율적인 방법은 소스 및 드레인의 얕은 접합(shallow junction) 형성과 직렬 저항을 줄이는 것이다. 플라즈마 도핑 방법은 플라즈마 밀도 컨트롤, 주입 바이어스 전압 조절 등을 통해 저 에너지 이온주입법보다 기판 손상 및 표면 결함의 생성을 억제하면서 고농도로 얕은 접합을 형성할 수 있다. 그리고 얕은 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 활성화와 확산을 위해 후속 열처리 공정은 높은 온도에서 짧은 시간 열처리하여 불순물 물질의 활성화를 높여주면서 열처리로 인한 접합 깊이를 얕게 해야 한다. 그러나 접합의 깊이가 줄어듦에 따라서 소스 및 드레인의 표면 저항(sheet resistance)과 접촉저항(contact resistance)이 급격하게 증가하는 문제점이 있다. 이러한 표면저항과 접촉저항을 줄이기 위한 방안으로 실리사이드 박막(silicide thin film)을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 (100) p-type 웨이퍼 He(90 %) 가스로 희석된 $PH_3$(10 %) 가스를 사용하여 플라즈마 도핑을 실시하였다. 10 mTorr의 압력에서 200 W RF 파워를 인가하여 플라즈마를 생성하였고 도핑은 바이어스 전압 -1 kV에서 60 초 동안 실시하였다. 얕은 접합을 형성하기 위한 불순물의 활성화는 ArF(193 nm) excimer laser를 통해 $460\;mJ/cm^2$의 에니지로 열처리를 실시하였다. 그리고 낮은 접촉비저항과 표면저항을 얻기 위해 metal sputter를 통해 TiN/Ti를 $800/400\;{\AA}$ 증착하고 metal RTP를 사용하여 실리사이드 형성 온도를 $650{\sim}800^{\circ}C$까지 60 초 동안 열처리를 실시하여 $TiSi_2$ 박막을 형성하였다. 그리고 $TiSi_2$의 두께를 측정하기 위해 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 측정하였다. 화학적 결합상태를 분석하기 위해 XPS(X-ray photoelectronic)와 XRD(X-ray diffraction)를 측정하였다. 접촉비저항, 접촉저항과 표면저항을 분석하기 위해 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 제작하여 I-V 특성을 측정하였다. TEM 측정결과 $TiSi_2$의 두께는 약 $580{\AA}$ 정도이고 morphology는 안정적이고 실리사이드 집괴 현상은 발견되지 않았다. XPS와 XRD 분석결과 실리사이드 형성 온도가 $700^{\circ}C$에서 C54 형태의 $TiSi_2$ 박막이 형성되었고 가장 낮은 접촉비저항과 접촉저항 값을 가진다.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.19 no.3
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• pp.101-106
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• 2016

In this study, we prepared an ionic liquid composite solid polymer electrolyte (PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$) with poly(ethylen oxide), lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, N-butyl-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide by blending-cross linking process. Although the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte displayed a small peak at 4.4 V, it had high electrochemical oxidation stability up to 5.7 V. Ionic conductivity of the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte increased with increasing temperature from $10^{-6}S\;cm^{-1}$ at $30^{\circ}C$ to $10^{-4}S\;cm^{-1}$ at $70^{\circ}C$. To investigate the electrochemical properties, the PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ composite solid polymer electrolyte assembled with $LiFePO_4$ cathode and Li-metal anode. At 0.1 C-rate, the cell delivered $40mAh\;g^{-1}$ for $30^{\circ}C$, $69.8mAh\;g^{-1}$ for $40^{\circ}C$ and $113mAh\;g^{-1}$ for $50^{\circ}C$, respectively. The PEO-LiTFSI-$Pyr_{14}TFSI$ solid polymer electrolyte exhibited good charge-discharge performance in Li/SPE/$LiFePO_4$ cells at $50^{\circ}C$.

• Clean Technology
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• v.20 no.4
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• pp.433-438
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• 2014

There is an increasing interest in the development of rechargeable batteries suitable for use in both hybrid electric vehicles and energy storage systems that require higher charge & discharge rates, bigger battery sizes and increased safety of the batteries. Spinel-type lithium titanium oxide ($Li_4Ti_5O_{12}$) as a potential anode for lithium ion batteries has many advantages. It is a zero-strain materials and it experiences no structural change during the charge/discharge precess. Thus, it has long cycle life due to its structural integrity. It also offers a stable operation voltage of approximately 1.55 V versus $Li^+/Li$, above the reduction potential of most organic electrolyte. In this study, Ru added $Li_4Ti_5O_{12}$ composites were synthesized by solid state process. The characteristics of active material were investigated with TGA-DTA, XRD, SEM and charge/discharge test. The capacity was reduced when Ru was added, however, the polarization decreased. The capacity rate of $Li_4Ti_5O_{12}$ with Ru (3%, 4%) addition was reduced during the charge/discharge precess with 10 C-rate as a high current density.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.59 no.1
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• pp.42-48
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• 2021

Zn and Al added LiNi0.85Co0.15O2 cathode materials were synthesized to improve electrochemical properties and thermal stability using a solid-state route. Crystal structure, particle size and surface shape of the synthesized cathode materials was measured using XRD (X-ray diffraction) and SEM (scanning electron microscopy). CV (cyclic voltammetry), first charge-discharge profiles, rate capability, and cycle life were measured using battery cycler (Maccor, series 4000). Strong binding energy of Al-O bond enhanced structure stability of cathode material. Electrochemical properties were improved by preventing cation mixing between Li+ and Ni2+. Large ion radius of Zn+ increased lattice parameter of NC cathode material, which meant unit-cell volume was expanded. NCZA25 showed 80% of capacity retention at 0.5 C-rate during 100 cycles, which was 12% higher than that of NC cathode. The discharge capacity of NCZA25 showed 104 mAh/g at 5 C-rate. NCZA25 achieved 36 mAh/g more capacity than that of NC cathod. NCZA25 cathode material showed excellent rate capability and cycling performance.