• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.1
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• pp.22-26
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• 2001

Microstructures of AlN thin films on Si substrates grown by plasma assisted molecular beam epitaxy were analyzed with various growth temperatures and substrate orientations. Reflection high energy electron diffraction (RHEED) patterns were checked for the in-situ monitoring of the growth condition. X-ray diffraction(XRD), double crystal X-ray diffraction (DCXD), and transmission electron microscopy/diffraction (TEM/TED) techniques were employed to characterize the microstructure of the films after growth. On Si(100) sub-strates, AlN thin films were grown mostly along the hexagonal c-axis orientation at temperature higher than $850^{\circ}C$. On the other hand the AlN films on Si(111) were epitaxially grown with directional coherencies in AlN(0001)/Si(111), AlN(1100)/Si(110), and AlN(1120)/Si(112). The microstructure of AlN thin films on Si(111) substrates, with a full width at half maximum of almost 3000 arcsec at 2$\theta$=$36.2^{\circ}$, showed that the single crystal films were grown, even if they includ a lot of crystal defects such as dislocations and stacking faults.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.187-187
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• 2013

양자점(Quuantum dot, QD)은 0차원 특성을 가지는 구조로 양자 구속 효과로 인하여 bulk와 는 다른 구조적, 광학적, 전기적 특성을 가지고 있다. InAs QD는 size와 barrier의 bandgap 조절을 이용하여 쉽게 bandgap을 바꿀 수 있는 장점이 있어 solar cell, semiconductor laser diode, infrared photodetector 등으로 많은 연구가 이루어지고 있다. 일반적으로 Stranski-Krastanov (SK) mode로 성장한 InAs QD는 보통 GaAs epilayer와의 lattice mismatch (7%)를 이용하여 성장을 하고 이로 인하여 strain을 가지고 있고 QD의 density와 stack이 높을수록 strain이 커진다. 하지만 sub-monolayer (SML) QD 같은 경우 wetting layer가 생기는 지점인 1.7 ML이하에서 성장되는 성장 방식으로 SK-QD보다는 작은 strain을 가지게 된다. 또 QD의 size가 작아 SK-QD보다 큰 bandgap을 가지고 있다. 본 연구에서는 분자선 에피택시(molecular beam epitaxy, MBE)를 이용하여 semi-insulating GaAs substrate 위에 InAs QD를 0.5/1/1.5/1.7/2/2.5 monolayer로 성장을 하였다. GaAs과 InAs의 성장온도와 성장속도는 각각 $590^{\circ}C$, 0.8 ML/s와 $480^{\circ}C$, 0.2 ML/s로 성장을 하였으며 적층사이의 interruption 시간은 10초로 고정하였고 10주기를 성장하였다. Photoluminescence (PL)측정 결과 SML-QD는 size에 따라서 energy가 1.328에서 1.314 eV로 약간 red shift를 하였고 SK-QD의 경우 1.2 eV의 energy정도로 0.1 eV이상 red shift 하였다. 이는 QD size에 의하여 energy shift가 있다고 사료된다. 또 wetting layer의 경우 1.41 eV의 energy를 가지는 것으로 확인 하였다. SML-QD는 SK-QD 보다 반치폭(full width at half maximum, FWHM)이 작은 것은 확인을 하였고 strain field의 감소로 해석된다. 하지만 SML-QD의 경우 SK-QD보다 상대적으로 작은 PL intensity를 가지고 있었다. 이를 개선하기 위해서는 보다 높은 QD density를 요구하게 되는데 growth temperature, V/III ratio, growth rate 등을 변화주어서 연구할 계획이다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.8
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• pp.654-659
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• 1997

HMDS[Si$_{2}$(CH$_{3}$)$_{6}$]단일 선구체를 이용하여 화학증착 방법으로 성장된 3C-SiC/Si(001) 이종접합박막의 특성을 XRD, 라만 스펙트럼 및 투과전자현미경(TEM)등을 이용하여 조사하였으며 시판되고 있는 상용 3C-SiC/Si 시편을 같은 방법으로 분석하여 특성을 비교검토하였다. $C_{3}$H$_{8}$-SiH$_{4}$-H$_{2}$혼합가스를 선구체로 이용하여 5$\mu\textrm{m}$두께로 성장된 상용 3C-SiC/Si 이종접합박막 시료의 XRD스펙트럼에서는 강한 3C-SiC(002)피크 만이 관찰되었으며, 라만 스펙트럼의 LO피크는 970nm$^{-1}$ 정도에서 강하게 나타났다. TEM 관찰 결과 다수의 전위, 쌍정, 적층결함 및 APB와 같은 결정결함들이 3C-SiC/Si 계면 근처에 집중적으로 분포되어 있었으며 성장된 박막은 단결정임을 확인할 수 있었다. 선구체로 HMDS를 사용하여 0.3$\mu\textrm{m}$ 및 2$\mu\textrm{m}$ 두께로 성장시킨 3C-SiC/Si 박막 시료의 XRD 스펙트럼은 다소 완만한 3C-SiC(002) 피크와 함께 3C-SiC(111)피크가 관찰되었으며, TEM으로 확인한 결과 소경각 결정립들이 약 5˚-10˚ 정도 방위차를 가지고 성장하여 기둥구조(columnar structure)를 이루고 있기 때문임을 알 수 있었다. 라만 스펙트럼 분석 결과 박막의 LO 피크가 967-969nm$^{-1}$정도로 다소 낮은 wavenumber쪽으로 이동되어 박막 내에 상당한 응력이 존재함을 확인할 수 있었다. 이와 같은 HMDS 3C-SiC박막의 특성은 성장 온도가 낮고 박막 성장용 가스로 사용한 HMDS 선구체에서 탄소가 과잉으로 공급되기 때문으로 제안되었다.다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.20 no.2
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• pp.59-64
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• 2013

In-situ annealing tests of Cu/Ni/Au/Sn-Ag/Cu micro-bump for 3D IC package were performed in an scanning electron microscope chamber at $135-170^{\circ}C$ in order to investigate the growth kinetics of intermetallic compound (IMC). The IMC growth behaviors of both $Cu_3Sn$ and $(Cu,Ni,Au)_6Sn_5$ follow linear relationship with the square root of the annealing time, which could be understood by the dominant diffusion mechanism. Two IMC phases with slightly different compositions, that is, $(Cu,Au^a)_6Sn_5$ and $(Cu,Au^b)_6Sn_5$ formed at Cu/solder interface after bonding and grew with increased annealing time. By the way, $Cu_3Sn$ and $(Cu,Au^b)_6Sn_5$ phases formed at the interfaces between $(Cu,Ni,Au)_6Sn_5$ and Ni/Sn, respectively, and both grew with increased annealing time. The activation energies for $Cu_3Sn$ and $(Cu,Ni,Au)_6Sn_5$ IMC growths during annealing were 0.69 and 0.84 eV, respectively, where Ni layer seems to serve as diffusion barrier for extensive Cu-Sn IMC formation which is expected to contribute to the improvement of electrical reliability of micro-bump.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.124.2-124.2
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• 2015

최근 에너지 효율을 향상시키고 감성과 기능성을 동시에 만족시킬 수 있는 스마트 윈도우 (Smart Window) 기술이 큰 주목을 받고 있다. 신개념의 하이브리드형 열선차단 코팅기술로 고투명, 고단열 등 복합기능을 가지고 있음. 4계절 변화가 뚜렷한 대한민국 실정에 가장 적합하여 건축물의 냉 난방 에너지를 최소화하는데 크게 기여할 것으로 기대된다. 단열필름 제조 방식에는 보급형 필름으로 염료 방식, 금속 방식 등이 있고 고성능 필름에는 나노 세라믹 방식과 스퍼터 방식+세라믹 방식을 융합한 필름(스퍼터 IR 필름)이 있다. 본 연구에서는 DC pulse sputter를 이용하여 고굴절율 물질인 TiO2와 저굴절률 물질인 SiO2를 적층으로 성장시켜 단열 스마트필름을 제작해 보았다. 높은 가시광 투과율과 IR 차페 성능을 확인하였고, 제작한 스마트필름을 또다른 윈도우 기술에 적용하는 연구를 진행하였다.

• Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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• 2003.03a
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• pp.38-38
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• 2003

PTO/PZO 초격자 박막은 박막 계면에 응력이 발생하여 기존의 박막처럼 size effect가 적용되지 않고 두께가 감소해도 높은 유전상수를 갖는다. Antiferroelectric PbZrO$_3$(PZO)와 ferroelectric PbTiO$_3$(PTO)를 적층 성장시킨 초격자는 400도에서 성장한 (100) Pt/SiO$_2$기판 위에 rf magnetron sputtering으로 증착하였다. PTO/PZO의 증착 주기는 30(PTO $_{4unti cells}$/PZO $_{4unti cells}$) 에서 1(PTO $_{125unti cells}$/PZO $_{125unti cells}$)까지 두께의 변화를 주어 준비했고 초격자 박막의 전체두께는 100nm로 고정시켰다. XRD결과, PTO/PZO는 주기에 따라 초격자의 특성인 main peak과 satellite peak을 관찰 할 수 있었다. 초격자의 주기가 감소함에 따라 2$\theta$값이 증가하고 평균 d 값이 감소되면서 PTO층에 뒤틀림이 증가하였다. PTO층의 뒤틀림 증가로 인해 superlattice의 주기가 증가함에 따라 초격자의 유전율이 증가하였고 강유전성이 향상되었다.향상되었다.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.11 no.1
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• pp.33-37
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• 2001

Kaolinite was synthesized through th acid treatment of mixture which consisted of psudoboehmite and colloidal silica in hydrothermal reaction at $213^{\circ}C$ under autogeneous vapor pressure. Crystallization process was characterized by X-ray powder diffraction pattern, IR spectra and Hinckley index was calculated. The synthesis in acidic solution promotes the dissolution of the starting materials and leads to crystallization of kaolinite. The rate of crystallization to kaolinite and stacking defect were found to e affected by kind of anion, acidity and starting materials.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.32 no.5
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• pp.169-174
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• 2022

This study is to verify the feasibility of SiC single crystal growth using recycled SiC powder. The fundamental physical properties such as particle size, shape, composition and impurities of the recycled powder were analyzed, and the sublimation behavior occurring inside the reactor were predicted using the basic data. As a result of comprehensive judgment, the physical properties of the recycled powder were suitable for single crystal growth, and single crystal growth experiments were conducted using this. 100 mm 4H-SiC single crystal ingot with a height of 25 mm was grown without polytype inclusion. In the case of micro-pipe density was 0.02 ea/cm² and resistivity characteristics was 0.015~0.020 ohm·cm², commercial level quality was obtained, but additional analysis related to dislocation density and stacking faults is required for device application.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2016.11a
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• pp.128-128
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• 2016

Cu 배선폭 미세화 기술은 반도체 디바이스의 성능 향상을 위한 핵심 기술이다. 현재 배선 기술은 lithography, deposition, planarization등 종합적인 공정 기술의 발전에 따라 10x nm scale까지 감소하였다. 하지만 지속적인 feature size 감소를 위하여 요구되는 높은 공정 기술 및 비용과 배선폭 미세화로 인한 재료의 물리적 한계로 인하여 배선폭 미세화를 통한 성능의 향상에는 한계가 있다. 배선폭 미세화를 통한 2차원적인 집적도 향상과는 별개로 chip들의 3차원 적층을 통하여 반도체 디바이스의 성능 향상이 가능하다. 칩들의 3차원 적층을 위해서는 별도의 3차원 배선 기술이 요구되는데, TSV(through-Si-via)방식은 Si기판을 관통하는 via를 통하여 chip간의 전기신호 교환이 최단거리에서 이루어지는 가장 진보된 형태의 3차원 배선 기술이다. Si 기판에 $50{\mu}m$이상 깊이의 via 및 seed layer를 형성 한 후 습식전해증착법을 이용하여 Cu 배선이 이루어지는데, via 내부 Cu ion 공급 한계로 인하여 일반적인 공정으로는 void와 같은 defect가 형성되어 배선 신뢰성에 문제를 발생시킨다. 이를 해결하기 위해 각종 유기 첨가제가 사용되는데, suppressor를 사용하여 Si 기판 상층부와 via 측면벽의 Cu 증착을 억제하고, accelerator를 사용하여 via 바닥면의 Cu 성장속도를 증가시켜 bottom-up TSV filling을 유도하는 방식이 일반적이다. 이론적으로, Bottom-up TSV filling은 sample 전체에서 Cu 성장을 억제하는 suppressor가 via bottom의 강한 potential로 인하여 국부적 탈착되고 via bottom에서만 Cu가 증착되어 되어 이루어지므로, accelerator가 없이도 void-free TSV filling이 가능하다. Accelerator가 Suppressor를 치환하여 오히려 bottom-up TSV filling을 방해한다는 보고도 있었다. 본 연구에서는 유기 첨가제의 치환으로 인한 TSV filling performance 저하를 방지하고, 유기 첨가제 조성을 단순화하여 용액 관리가 용이하도록 하기 위하여 suppressor만을 이용한 TSV filling 연구를 진행하였다. 먼저, suppressor의 흡착, 탈착 특성을 이해하기 위한 연구가 진행되었고, 이를 바탕으로 suppressor만을 이용한 bottom-up Cu TSV filling이 진행되었다. 최종적으로 $60{\mu}m$ 깊이의 TSV를 1000초 내에 void-free filling하였다.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.31 no.3 s.258
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• pp.344-354
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• 2007

The objective of this study is to investigate the effect of arbitrarily located defect around the circular hole in the aircraft structural material such as Al/GFRP laminates and monolithic Al alloy sheet under cyclic bending moment. The fatigue behavior of these materials may be different due to the defect location. Material flaws in the from of pre-existing defects can severely affect the fatigue crack initiation and propagation behavior. The aim of this study is to evaluate effects of relative location of defects around the circular hole in monolithic Al alloy and Al/GFRP laminates under cyclic bending moment. The fatigue behavior i.e., the stress concentration factor($K_t$), the crack initiation life($N_i$), the relationship between crack length(a) and cycles(N), the relationship between crack growth rate(da/dN) and stress intensity factor range(${\Dalta}K$) near a circular hole are considered. Especially, the defects location at ${\theta}_1=0^{\circ}\;and\;{\theta}_2=30^{\circ}$ was strongly effective in stress concentration factor($K_t$) and crack initiation life($N_i$). The test results indicated the features of different fatigue crack propagation behavior and the different growing delamination shape according to each location of defect around the circular hole in Al/GFRP laminates.