• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 1999.05a
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• pp.389-393
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• 1999

The exact model of impact ionization events in which has influence on device efficiency, is to be necessary element for device simulation. Recently, a modified Keldysh formula with two set of power exponent of 7.8 and 5.6 is used to simulate carrier transport. This model is, however, not suitable as impact ionization model in low energy range since this ignore direction dependent properties of impact ionization. The impact ionization rate is highly anisotropic at low energy, while it becomes isotropic at higher energy range. Note that impact ionization events frequently occur in high energy range. For calculating impart ionization rate, we use full energy band structure derived from Fermi's golden rule and empirical pseudopotential method. We compare with calculated and experimental value, and investigate direction dependent conduction energy band structure along the direction of <100>, <110> and <111>. We know that the threshold energy of impact ionization is anisotropic and impact ionization rate is very deviated from modified Keldish formula, in relatively low energy range.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2009.10a
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• pp.119-120
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• 2009

진공증착 및 이온플레이팅 방법을 이용하여 냉간 압연된 강판상에 알루미늄 피막을 형성시킨 후, 증발율 및 증기분포 변화를 측정하고 각 증착방법에서의 증발율에 따른 증기분포 변화를 비교 및 검토하였다. 본 실험에서의 이온플레이팅은 증발원 근처에 이온화전극을 설치하는 방법으로 고전류 아크 방전을 유도하여 $10^{-4}$ Torr 이하에서도 기존의 이온플레이팅에 비해 높은 이온화율을 얻을 수 있는 아크방전 유도형 이온플레이팅 (Arc-induced Ion Plating; AIIP) 방법을 이용하였다. 전자빔을 이용하면서 알루미나 크루시블을 사용하여 알루미늄을 증발시킬 경우 분당 $2.0{\mu}m$ 이상의 높은 증발율을 얻을 수 있었으며, 이온플레이팅의 경우 이온화된 증기의 상호작용에 따른 산란 효과로 증발율이 다소 낮아짐을 알 수 있었다. $cos^n\phi$로 이루어지는 증기분포의 결정인자(n)의 값이 진공증착의 경우는 1에 근접하는 것으로 나타났고 AIIP의 경우는 2 또는 그보다 더 큰 값으로 이루어지는 것을 확인하였다. 이로부터 이온플레이팅의 경우 불활성 가스의 존재 여부와 이온화율 또는 기판 바이어스 전압의 효과가 다른 조건에 비해 증기분포에 더 크게 영향을 미치는 것을 확인할 수 있었다.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.1 no.1
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• pp.1-6
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• 1990

We studied two-photon-resonant three-photon ionization processes via 4D[channel #1] and 5S(channel #2] intermediate state of Na atom in a quartz ionization cell. For each channel. the bandwidth of ionization spectrum increased linearly with laser intensity and the ionization signal followed J3 dependence at low intensity. Compared with channel # 1 . ionization signal of channel #2 was enhanced by a factor of 20 - 25. The measured AC Stark shift factor of 3S - 4I) transition was $174\pm60MHz/MW/textrm{cm}^2$..

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.134-134
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• 1999

스퍼터링 소스는 전자기 박막 등 기능성 박막을 비롯하여 결질피막, 장식성 피막등의 제조에 이용되는 것으로 각종 증발원 중에서 가장 널리 사용되는 증발원이다. 70년대 이후 스퍼터링 소스는 마그네트론 스퍼터링으로 대표되는 방식이 사용되어 왔으며 지금까지도 가장 일반적인 방식이 되어 왔다. 마그네트론 스퍼터링 증발원은 증발율에서는 기술적인 향상이 이루어진 반면 이온화율의 향상은 그다지 이루어지지 않아 경질피막과 같은 화합물 피막의 특성 향상에는 한계를 드러내게 되었다. 그러다가 186년 Window 등 이 자장의 세기를 변형시킨 비평형 마그네트론 소스(Unbalanced Magnetron;UBM)를 처음 발표하여 이온화율의 향상이 가능하다는 것이 알려지면서 이에 대한 많은 연구가 진행되었다. UBM 소스는 마그네트론 스퍼터링 소스의 외부에 전자석을 설치하여 기판에 흐르는 이온의 양을 증가시킴으로써 소스와 기판사이의 거리를 증가시킬 수 있고 따라서, 복잡한 형상의 부품코팅이 가능하며 피막 특성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 UBM 스퍼터링 소스를 설계, 제작하여 그 특성을 다양한 측면에서 조사하였다. 특히, 자작의 최적 설계를 통해 전자석의 조건을 도출하였음, Dual UBM 소스의 특성을 동시에 조사하였다. 자기장의 simulation에는 Quick field 프로그램을 이용하였고 기존의 방식과의 비교를 통해 최적의 조건을 도출하였다. 이를 바탕으로 inner pole의 크기를 30mm, outer pole의 크기를 26mm로 고정하여 설계하였고, 외부에 전자석이 설치된 UBM 소스를 제작하였다. 본 UBM 소스는 4" 타겟을 사용할 수 있으며 전자석의 조건을 10A까지 변화시켜 자기장의 세기를 변화시킬 수 있게 하였다. 제작된 소스의 동작조건 설정과 최적화를 위한 스퍼터링 장치를 함께 제작하여 UBM 소스의 최적 동작 조건을 도출하였다. 전자석의 전류가 4.5A일 때 Inner Pole과 Outer Pole의 자기장의 세기가 도일함을 알 수 있었다. 기판과 타겟의 거리가 200mm일 경우에 기판에 흐르는 전류밀도는 2mA/cm2이상이 됨을 확인하였다. 이 결과는 기존의 마그네트론 소스가 기판과 타겟사이의 거리가 100mm일 때 1mA/cm2 정도가 되는 것과 비교하면 이온화율이 획기적으로 향상된 것임을 알 수 있다.수 있다.

• Journal of the Korean Chemical Society
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• v.20 no.6
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• pp.448-452
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• 1976

A simplified statistical mechanical method was developed for the calculation of the dehydration fraction, activation free energy of dehydration, and the relaxation times of hydrated ions. The model used includes the equilibrium constant between hydrated and dehydrated water, a water-ion interaction potential energy term, and a mixing factor for the species present. The agreement between theory and experiment is good. The pressure dependence of ion dehydration is also discussed.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.5 no.3
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• pp.251-257
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• 1996

The present paper represents the results of development and first experimental tests of a new ionized cluster beam (ICB) source. The novelty of ICB source lies in the fact that the crucible and ionization parts are spaced in one cylindrical shell but are not divided in an electric circuit. The ICB source adapts permanent magnets to increase the ionization efficiency. The maximum obtained $Cu^+$ ion current denisity is $1.5{\mu}A/\textrm{cm}^2$, therewith the ionization rate amounts 3% under deposition rate is 0.2$\AA$/s and the acceleration voltage is 4 kV, the $Cu^+$ ion beam uniformity is better than 95%.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.48 no.8
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• pp.611-620
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• 2020

The effect of discharge voltage on electron mean energy, electric potential, ionization rate, neutral and ion density of Hall thruster was analyzed using a two-dimensional axisymmetric hybrid model. The results of the code developed for this study such as discharge current, thrust, and plasma distribution according to discharge voltage of SPT-100ML Hall thruster were compared by experiments and calculations of other researchers for validation. The results show that the electron mean energy, the ionization rate, and the ion density are increased while the neutral density is decreased as the discharge voltage is increased. The thrust and the discharge current are proportional to the discharge voltage.

• Proceedings of the Optical Society of Korea Conference
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• 2002.07a
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• pp.10-11
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• 2002

최근 수년간 원자의 쿨롱(Coulomb) 인력을 능가하는 전기장을 발생하는 강력한 레이저(I＞$10^{16}$ W/$\textrm{cm}^2$)와 상호작용하는 원자계에서 보여지는 많은 흥미로운 비선형 현상들, 예를 들면 다중광자 이온화(multiphoton ionization), 임계 이상의 이온화(above-threshold ionization), 고차조화파 발생(high-harmonic generation)등에 대한 연구가 활발히 진행되어왔다. 또 하나의 비선형 현상으로 원자의 이온화의 안정화(stabilization)가 있고, 이 현상은 레이저의 세기가 증가하면서 이온화율이 포화되거나 감소하는 것을 의미한다. (중략)

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.24 no.3
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• pp.119-124
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• 1991

Recently, the trend of research in hard coating is concentrate on developing the process of ionization rate under low operating pressure, to get the thin film with high adhesion and dense microstructures. In this study ionization rate enhancement type PVD process using permanent magnet is developed, which enhances the ionization rate by confining the plasma suppressing the wall loss of electron. By the result to investigate the characteristic of glow discharge, the ionization rate of this process is enhanced about twice as high as that of triod BARE process (about 26%), and more dense TiN microstructures are obtained in this process. Cylindrical ion energy analyzer is made and attached in front of a quadrupole mass filter for the analysis of the energy distribution of reactive gas and activated gas ions from the plasma zone. To analyze the operation mechanism of ion energy analyzer, computer simulation is performed by calculation the electric field environment using finite element method. By these analyses of ion energy distribution of outcoming ions from the plasma zone, it is found that magnetic field enhances ion kinetic energy as well as ionization rate. The other results of this study is that the foundation of feed-back system is constructed, which automatically control the partial pressure of reactive gas. In can be possible by recording the data of mass spectrum and ion energy analysis using A-D converter.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.