• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2006년도 추계학술대회 논문집 Vol.19
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• pp.21-21
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• 2006

21세기 정보통신 및 관련 소재의 연구방향은 새로운 기능성 확보, 극한적 제어성, 복합 및 융합이라는 경향으로 발전해 가고 있다. 반도체 기술 분야에서 현재의 공정적 한계를 극복하고 새로운 기능성을 부여하기 위해 나노 합성과 배열을 기본으로 하여 bottom-up 방식의 나노소자 구현이 큰 주목을 받고 있다. 나노선의 경우 나노 스케일의 dimension, 양자 제한 효과, 우수한 결정성, self-assembly, internal stress 등 기존 벌크형 소재에서 발견할 수 없는 새로운 기능성이 나타나고 있어 바이오, 에너지, 구조, 전자, 센서 등의 분야에서의 활용이 가능하다. 현재 국내외적으로 반도체 나노선으로 널리 연구되고 있는 재료는 ZnO, $SnO_2$, SiC 등이 중심이 되고 있다. 이중 ZnO 나 노선의 합성을 위해서는 thermal CVD, MOCVD, PLD, wet-chemical 등 다양한 방법이 사용되고 있다. 특히 MOCVD 방법에 의해 수직 정렬된 ZnO 나노막대를 성장할 수 있다. 이러한 나노막대는 MO 원료 및 산소 공급량을 적절히 제어함으로서 수직 배향 및 나노선의 구경 제어가 가능하며, 나노 막대의 크기 제어와 관련해서는 반응 관내의 DEZn 와 $O_2$의 양을 변화시켜 구조체의 크기를 수 십 ~ 수 백 나노미터의 크기로 제어할 수 있다. 본 연구는 이러한 ZnO 나노선의 성장과정에서 $210^{\circ}C$ 이하의 저온에서 성장한 ZnO 버퍼층을 이용해 나노구조의 형상을 제어하고자 하였다. 특히 ZnO 저온 버퍼층의 두께에 따라 나노막대의 직경변화, 수직배향성, 형상변화의 제어가 가능하였다. 나노막대의 특성 평가는 TEM, SEM, PL, XRD 등을 이용하여 구조적, 결정학적, 광학적 특성을 분석하였다.

• 한국진공학회지
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• 제4권S1호
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• pp.196-201
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• 1995

새로운 증착방법인 UHV-ECRCVD를 이용하여 기판온도 $440^{\circ}C$의 저온에서 격자이온이 일어나지 않고 완벽한 정합상태를 유지하고 있는 무전위 SiGe 에피박막을 성장시켰다. 박막의 두께는 기계적 평형이론(mechanical equilibrium theory)인 Mattews-Blakeslee 임계두께를 초과하였으며, 따라서 본 연구에서 사용하는 낮은 기판온도에 의해 격자이완이 억제되고 있음을 알았다. 한편 성장시에 가해주는 GeH4의 유량이 증가함에 따라 박막내에 GeH4으로부터 생성된 무거운 ion의 기판입사량이 증가하여 격자손상(lattice damage)에 의한 결함이 증가하므로 높은 Ge 함량을 갖는 무전위 SiGe 에피박막을 얻을 수 없었다. 그러나 전체압력을 증가시켜서 에피층을 성장시키면 격자손상에 의한 결함은 생성되지 않았으며, 따라서 전체압력을 증가시키면 높은 Gegkafid을 갖는 무전위 SiGe 에피박막을 성장시킬 수 있을 것이라고 생각된다. 이것은 전체압력 증가로 인해 ECR 플라즈마 안의 전자온도가 감소하여 성장을 주도하는 활성종(reactive species)이 ion에서 radical 로 바뀌기 때문이라고 추정하였다. 본 연구에서는 박막의 Ge 함량이 증가함에 따라 에피층의 성장속도가 증가하는 현상을 관찰하였다. 따라서 ECR 플라즈마를 사용하는 본 연구에서도 표면에서의 수소탈착이 성장속도결정단계임을 알 수 있었다. 한편 인입률(incorporation ratio)은 1에 근접하였으며, 이것은 플라즈마에 의한 원료기체의 분해과정이 thermal CVD와는 달리 무차별적으므로 SiH4과 GeH4의 분해효율이 크게 다르지 않기 때문이라고 추정하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2011년도 춘계학술발표대회
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• pp.35.1-35.1
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• 2011

수열합성법으로 제작된 ZnO 나노와이어는 저온 MBE (Molecular Beam Epitaxy) 방식과 달리 Ti, Au와 같은 촉매로 부터 성장이 끝난뒤 나노와이어 끝에 남는 촉매를 제거해야할 필요가 없으며, 저온에서 합성이 가능하기 때문에 현재 연구가 많이 되고 있는 방법중에 하나이다. 본 연구에서는 수열 합성법을 이용하여 금속촉매 또는 AZO로 seed를 형성한 후 기판 위에 균일한 크기의 ZnO 나노막대를 성장시키고 성장밀도 및 길이의 간편한 제어를 하였다. 이를 위해 계면활성제인 PEI (Polyethyleneimine) 첨가 및 Chloride ($Cl_-$)를 조절하여 ZnO 나노와어의 성장밀도를 조절 하고자 하였다. 실험방법으로는 전구체인 Zn(NO3)2${\cdot}$6H2O와 HMT에 Chloride 계열인 Ammonium chloride 와 Kcl 의 몰농도를 각각 조절하고 PEI를 첨가하여, ZnO 나노와이어를 성장하였다. 성장된 ZnO 나노와이어의 특성을 평가하기 위해 field emission scanning electron microscopy (FE-SEM)을 이용하여 광학적인 특성을 측정하였으며, 결정성을 조사하기 위해 X-ray diffraction (XRD)을 이용하여 분석하였다. 또한 scanning PL 장비를 통해 photoluminescence양을 측정하고 ZnO 나노와이어의 응용 가능성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.119-119
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• 1999

GaN-based 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자가 상용화되었을 뿐만아니라 HBT, FET와 같은 전기소자로도 널리 응용될 시점이지만 아직까지 해결되지 않은 문제점들이 있다. 그 중에 하나가 바로 GaN의 격자상수와 일치하는 기판이 없어 발생하는 dislocation인데, 이를 해결하기 위한 방법으로 새로운 기판이나, buffer, 또는 새로운 성장방법(ELOG) 등을 시도하고 있으나 dislocation density는 아직 높은 (107~1010cm-2) 상태이다. 이에 본 연구에서는 dislocation을 줄이기 위한 방책으로 InxGa1-xN를 새로운 buffer층으로 사용하여 GaN 박막을 MBE 방법으로 성장하였다. InxGa1-xN를 선택한 이유는 GaN와의 격자상수차이가 In0.12Ga0.88N일 경우 거의 일치한다는 보고가 있으며, 특히 InGaN의 melting point는 GaN의 성장온도 보다는 약간 높기 때문에 GaN 박막을 성장할 때와 식힐 때의 InGaN 원자결합은 약하게 작용되며, 결국 이는 열적인 stress를 줄여주게 된다. 이와 같이 성장된 GaN 박막은 그 결정성을 XRD로 분석하였고, 표면과 계면을 SEM으로 관찰하였다. 그리고 그 광학적 특성을 저온 PL로서 조사하였다. 그 결과를 살펴보면 35$^{\circ}$ 근방에서 GaN(0002) peak가 나온 것으로 보아 wurtzite 구조가 성장됨을 XRD로부터 확인하였다. 그리고 저온 (12K) PL에서는 3.470eV의 D$^{\circ}$X peak뿐만 아니라 3.258eV에 해당하는 peak를 얻었는데, 이는 InxGa1-xN buffer layer의 vapour pressure가 높은 (<50$0^{\circ}C$)에 도달하게 됨으로써 dissociation이 일어나면서 초기 성장이 이루어졌고 이는 다시 계면에서의 inter-diffusion을 발생시킨 것으로 보여진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.337-337
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• 2012

단일 결정의 Ge 박막은 0.67 eV의 작은 밴드갭을 가지고 있기에 장파장의 빛을 흡수하기 위한 목적으로 태양전지 분야에서 집중적인 연구가 진행되어지고 있다. 또한, Si에 비하여 높은 전하 이동도를 가지고 있기에 박막 트랜지스터로의 응용 연구들이 진행되고 있는 중이다. 전자 소자로써 큰 효과를 가지고 오기 위해서는 양질의 Ge 결정박막을 성장하여야 한다. 이를 위하여 다양한 공정 방법으로 Ge 박막의 결정성 향상에 대한 연구들을 진행하고 있다. 그중 본 연구에서는 ICP-assisted DC sputtering 방법을 이용하여 저온(${\sim}230^{\circ}C$) Ge 박막 결정성장에 대한 연구를 진행하였다. Ge 박막을 유리기판(Eagle 2000) 위에 증착하였으며, $6{\times}10^{-6}$ Torr 이하의 기본 압력에서 공정을 진행하였다. 7 mTorr의 Ar 분위기에서 타겟에 인가되는 전압 및 전류를 변화 시키며 Ge 박막 증착에 미치는 영향에 대해서 연구를 진행하였다. 기본적인 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착하였을 경우 증착한 모든 샘플에서 결정성을 확인하였으며, 낮은 전압에서도 결정화가 일어나는 것을 확인 할 수 있었다. 또한 전압을 증가시켜도 결정화 정도가 일정하게 유지됨을 확인 할 수 있었다. 다만 이 경우에는 결정의 방향이 랜덤하게 형성되었으며, DC sputtering 방법을 이용하여 저온에서 공정을 진행하였기에 박막은 수십 nm의 columnar grain을 형성하였다. ICP를 이용한 DC sputtering 방법을 이용하여 박막을 증착 하였을 경우, 일정 전압 이하에서는 비정질의 Ge 박막이 균일하게 형성됨을 확인 할 수 있었으며, 이후 결정화 정도가 타겟에 인가되는 전압에 비례하여 증가하였다. 또한, 이때 증착된 Ge 박막은 단일 결정으로 형성되었음을 확인 할 수 있었다. 이는 박막 성장시 ICP에 의해서 생성된 Ar 이온이 표면으로 가속화됨으로 인하여 Ge 박막 표면에서 channeling 효과가 나타남으로 인하여 <110> 방향으로 결정이 정열된 것으로 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.67-67
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• 2010

탄소나노튜브(CNT)는 우수한 기계적, 화학적, 전기적 특성으로 인해 다양한 분야에서 차세대 응용재료로서 각광을 받고 있다. 다양한 CNT의 합성방법 중 CNT 구조제어가 가장 용이한 방법으로는 열화학증기증착법(TCVD)와 플라즈마지원(PE) CVD법이 있으며, 대량합성을 위해서는 TCVD가 보다 일반적으로 이용되어지고 있다. 일반적으로 CNT를 합성하기 위해서는 전이금속의 촉매가 필요하며 촉매의 활성화 및 탄소를 포함하는 원료가스의 분해를 위하여 고온공정이 요구된다. 그러나 향후 산업적 응용을 고려한다면 저온합성법의 개발은 시급하게 해결해야 할 과제로 인식되고 있다. 또한 기판 위에 CNT를 합성하는 경우 촉매와 기판재료 사이의 합금화를 방지하기 위하여 산화막층을 삽입하게 되는데, 이는 CNT의 높은 전도성을 이용하고자 할 경우 저해요소로 작용하게 된다. 따라서 CNT를 완충층의 도움 없이 금속기판 위에 직접 성장시키는 기술 역시 향후 CNT응용에 있어서 중요한 과제라 할 수 있다. 상기와 같은 배경으로 본 연구에서는 금속기판 위 CNT의 저온성장을 목적으로 연구를 진행하였다. CNT 합성기판으로는 SUS316L 및 Inconel과 같은 촉매금속을 자체 함유한 금속기판을 선정하였고, 플라즈마 전처리를 통한 기판표면 제어를 통하여 CNT의 저온성장을 도모하였다. 직류전원의 아르곤 플라즈마를 이용하여 금속기판을 처리하였을 때 기판온도 및 플라즈마 파워가 증가함에 따라 기판의 표면조도가 증가하는 것을 AFM분석을 통해 확인할 수 있었다. 아세틸렌 가스를 원료가스로 이용한 TCVD합성에 있어서는 플라즈마 처리한 기판이 무처리 기판보다 동일 합성온도에서 더 두꺼운 CNT박막을 형성하였고, 합성온도는 $400^{\circ}C$ 부근까지 내릴 수 있었다. 이는 플라즈마 처리로 증가된 기판의 표면조도가 저온에서 CNT의 핵생성에 유리하게 작용했음을 추측하게 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.363-364
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• 2012

기존 양자점에 대한 연구는 레이저 다이오드와 광증폭기등과 같은 광소자의 활성층에 사용되던 양자우물을 대체하기 위하여 고밀도, 고균일 양자점 성장에 관한 연구가 활발히 진행되었지만, 최근에는 양자점을 이용한 Single-photon source의 관심이 높아짐에 따라 저밀도 양자점 성장에 관한 연구가 주목 받고 있다. 본 연구에서는 수직형 저압 Metal organic chemical vapor deposition (MOCVD)를 이용하여 InP 기판 위에 저밀도 InAs 양자점을 성장하였다. 저밀도의 양자점을 성장하기 위하여 양자점과 덮개 층($1.1 {\mu}m$ InGaAsP)사이에 V족 원료 가스인 As만 공급하는 성장 중단 시간 (GI:Growth interruption)을 삽입하였다. 시료의 구조는 InP (100)기판위에 50 nm InGaAsP barrier, 1.5ML GaAs를 성장 후 InAs 1.9 ML를 성장하였다. 그 후 0, 1, 2, 5 분의 GI을 삽입한 후 InGaAsP 와 InP 덮개층을 성장하였다. 양자점의 밀도와 형상을 측정하기 위하여 Atomic force microscopy (AFM)을, 광학적 특성 분석을 위하여 저온 Micro Photoluminescence (${\mu}$-PL)을 측정하였다. 성장 중단 시간의 증가에 따라 InAs/InP 양자점의 높이와 넓이는 증가하고 밀도는 감소하였다. 성장 중단 시간 3분 이후에는 밀도 감소가 둔화 되었으며, 5분일 때 $3.2{\times}10^7/cm^2$의 극저밀도 InAs/InP 양자점이 성장되었다. 또한 저밀도 양자점 시료의 저온 ${\mu}$-PL을 측정하여 단일 양자점의 exciton과 bi-exciton peak가 측정되었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2007년도 하계학술대회 논문집 Vol.8
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• pp.151-151
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• 2007

최근에 에피 성장된 ZnO는 UV-LED, 화학적-바이오센서와 투명전도 전극에 많은 관심을 받고 있다. 고 품질의 ZnO는 Metal-organic chemical vapor deposition(MOCVD), Pulsed laser deposition(PLD), molecular beam epitaxy(MBE), 그리고 마그네트론 스퍼터링법에 의해 성장이 이루어지고 있다. 대부분의 ZnO는 사파이어, 싫리콘과 같은 이종 기판 위에 성장되고 있으며, Heteroepitaxy로 성장된 ZnO 박막은 기판과 박막사이의 격자상수, 열팽창계수 차이로 인해 높은 결함 밀도를 보이고 있다. 이러한 문제점은 광전자 소자 응용에 있어 여러 가지 문제점을 야기 시킨다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 박막과 기판사이에 저온 버퍼층을 사용하거나 같은 물질의 버퍼층을 사용하여 결할 밀도를 감소시키고, 높은 결정성을 가진 ZnO 박막을 성장시킨 결과들이 많이 보고되어지고 있다. 본 연구에서는 마그네트론 스퍼터링 법으로 저온 버퍼층 성장 없이 성장온도 만을 달리 하여 고품질의 ZnO 박막을 성장시켰다. ZnO 박막은 c-sapphire 기판위에 ZnO(99.9999%)의 타겟을 사용하여 $600{\sim}800^{\circ}C$ 온도에서 성장시켰고, 스퍼터링 가스로는 아르곤과 산소를 2:1 비율로 혼합하여 15mtorr의 압력에서 성장하였다. 이렇게 성장시킨 ZnO 박막은 Transmission Electron Microscopy (TEM), High-Resolution X-ray Diffraction (HRXRD), Low-temperature PL, 그리고 Atomic Force Microscopy (AFM)로 특성을 분석 하였다. ZnO 박막은 HRXRD (002) 면의 $\omega$-rocking curve운석 결과, $0.083^{\circ}$의 작은 FEHM을 얻었고, (102) 면의 $\varphi$-sacn을 통해 온도가 증가함에 따라 향상된 6-fold을 확인함으로새 에피성장됨을 알 수 있었다. 또한 TEM분석을 통해 $800^{\circ}C$에서 성장된 박막은 $6.7{\times}10^9/cm^2$의 전위밀도를 얻을 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.172-172
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• 2009

전자부품 소재의 경량화 및 연성화 경향에 따라 고분자 소재의 수요가 증가하고 있으며 이에 따라 각종 디스플레이 소자의 투명 도전막으로 사용되는 ITO(Indium-tin Oxide) 피막의 저온 박막 성장에 대한 관심이 증가하고 있다. 본 연구에서는 PET 기판의 전처리 및 후처리 조건에 따라 저온에서 ITO 피막을 제조하고 전처리 및 후처리 조건이 ITO 피막의 면저항 및 투과율 그리고 결정성에 미치는 영향에 대해서 연구하였다.

• KSBB Journal
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• 제21권4호
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• pp.306-311
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• 2006

세포의 보존은 세포의 배양에 있어서 필수 불가결한 요건으로서 세포주의 다양한 특성에 따라 적합한 방법이 확립되어야 한다. 본 연구에서는 산업용 세포주인 CHO 세포의 단기간 저온보존 기술의 확립을 목표로 진행되었으며 다양한 조건을 통해 가장 안정적인 저온보존 방법을 수립하였다. 저온보존 방법에 있어서 가장 중요한 요인은 온도로서 $4^{\circ}C$ 저온보존이 세포 보존에 필수적인 조건으로 나타났으며 $20^{\circ}C$ 실온보존에서는 세포의 급격한 사멸이 관찰되었다. 보존형태는 용기를 눕힌 상태로 서서히 회전시켜 현탁 보존하는 방법이 용기를 세우거나 눕혀 보관하는 방법에 비해 높은 생존율을 나타내었다. 또한 저온보존 시 새로운 배지로 교환한 후 보존하는 방법이 배양에 사용된 배지를 그대로 사용한 보존 방법보다 세포의 성장 회복율에서 우수한 것으로 나타났다. 하지만 $4^{\circ}C$에서 rolling을 통한 현탁 보존을 할 경우에는 배지의 교환 없이도 안정적으로 세포보존이 가능한 것으로 나타났다. 저온보존에 가장 적합한 세포의 농도는 실험결과 $1.0{\times}10^6{\sim}5.0{\times}10^6cells/m{\ell}$ 범위로 나타났으며 혐기적인 상태로 보존하는 것이 공기가 존재하는 보존방법 보다 비교적 우수한 보존 결과를 나타내었다. 이상의 결과를 바탕으로 무혈청 배지의 저온보존액으로서의 안정성과 첨가물에 의한 보존효율의 향상을 평가하였다. 실험결과 저온보존 후 10일간은 높은 세포 생존율과 함께 정상적인 세포 성장 회복을 보이는 것으로 나타났으며 ${\alpha}$-tocopherol과 retinoic acid를 첨가한 저온보존액의 경우에는 더욱 우수한 세포 생존율을 보임을 확인하였다. 마지막으로 이렇게 확립된 방법을 이용하여 1 L 용량의 저온보존 실험을 수행한 결과, 앞선 실험에서와 유사한 경향의 세포 보존 능력을 확인할 수 있었다. 이러한 결과를 종합해 볼 때 산업용 세포주로 널리 사용되는 CHO 세포의 저온보존은 본 연구에서 확립된 방법을 통해 단기간 동안 안정적으로 수행될 수 있을 것으로 사료되며 대용량 저온보존의 적용 가능성도 확인하였다. 대용량 배양에서의 단기간 보존기술에 대한 연구가 앞으로 더 많이 수행된다면 실제 배양 공정에서도 저온보존 기술의 적용이 가능할 것으로 판단된다.