• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.24 no.1
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• pp.1-7
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• 2014

Aluminum nitride, which has outstanding properties such as high thermal conductivity and electrical resistivity, has been received a great attention as a substrate and packaging material of semiconductor devices. Since aluminum nitride has a high sintering temperature of 2173 K and its properties depends on the impurity level, it is necessary to synthesize high-purity and nano-sized aluminum nitride powders for the applications. In this research, we synthesized high purity aluminum nitride nanopowders from aluminum using RF induction thermal plasma system. Sheath gas (NH3) flow was controlled to establish the synthesis condition of high purity aluminum nitride nanopowders. The obtained aluminum nitride nanopowders were evaluated by XRD, SEM, TEM, BET, FTIR and N-O analysis.

• Korean Chemical Engineering Research
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• v.55 no.2
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• pp.220-224
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• 2017

In this study, we investigated a new recycling method of phenol resin, which is widely used to make electric insulation boards and adhesives, into carbon particles by using supercritical fluids. Because phenol resin is insoluble and infusible, most of the phenol resin wastes are buried in the ground or incinerated, which leads to environmental pollution. Therefore, development of a new method to recycle phenol resin waste is an urgent issue. In this study, phenol resin waste was treated with four sub/supercritical solvents: ethanol, acetone, water, and methanol. For all the sub/supercritical solvents, the phenol resin wastes were broken down into carbon nano particles at much lower temperatures than that required in the existing carbon particle manufacturing processes. We investigated the difference of morphologies and physical properties of recycled carbon particles according to the use of various solvents. As a result, carbon nano particles with the same amorphous structure were obtained from phenol resin waste with the usage of various sub/supercritical solvents at much lower temperature.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.139-139
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• 1999

다이아몬드는 지구상에서 가장 단단한 물질로 잘 알려져 있을 뿐만 아니라 공업적 측면에서 볼 때, 여러 가지 특출한 성질들을 동시에 지니고 있다. 인장강도, 압축강도, 탄성계수 등 기계적 특성이 우수하고 넓은 광투과성과 내열, 내화학, 내방사성을 지니고 있으며, 열전도율이 높고 전기적으로 절연체이다. 또한 hole이동도가 높고 도핑에 의해서 반도체적 특성을 나타낸다. 이와 같이 매우 뛰어난 성질을 공업적으로 응용하기 위하여 이전부터 많은 연구가 행해져 왔으며, 1980년대에 들어와 박막이나 코팅 형태로의 합성이 가능한 기상합성법이 큰 발전을 보임으로써 다이아몬드의 우수한 특성을 여러 분야에서 폭넓게 응용할 수 있게 되었다. 특히 마찰 응용분야에 최적의 재료로 추천되고 있다. 지금도 Epitaxial 다이이몬드를 기지 위에 성장시키고 다결정질박막을 여러 가지 비다이아몬드(Si, W, Mo 등) 기지 위에 성장시키는 연구가 계속되고 있으며 공구강 위엥 경질코팅으로써 한층 개선된 다이아몬드박막 제조를 위한 수많은 연구노력들이 집중되고 있다. 그러나 일반탄소강에 다이아몬드박막을 성장시키기 위한 많은 노력들은 크게 바람직하지 않은 non-diamond carbon(black carbon or graphitic soot)의 형성 때문에 방해를 받고 있다. 계면에서 이들의 형성은 증착된 다이아몬드박막과 금속기지의 저조한 밀착력을 나타내게 된다. 이외 같이 다이아몬드박막의 응용을 위하여 다이아몬드피막에 요구되는 중요한 조건은 기지에 대해서 강한 밀착력을 나타내는 것이며, 동시에 상대물에 대하여 낮은 마찰계수를 가져야 한다. 그러나 다이아몬드와 금속기지는 서로 다른 열챙창계수(각각 0.87$\times$10-6K-1, 12$\times$10-6K-1)의 차이로 인하여 밀착력이 현저히 떨어진다는 단점으로 인해 산업화에 많은 제약을 받아왔다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 연구에서는 다이아몬드박막과 금속기지 사이에 중간층을 이용하는 방법을 제안하였다. 이러한 시도는 일반적으로 중간층 형성 금속인 Ti 또는 TiN 등이 적용되었으나 원하는 결과를 얻지 못하였다. 즉 carbon과 Fe의 상호확산, non-diamond carbon상의 형성 그리고 열잔류응력을 완화시키고 일반탄소강 위에 다이아몬드박막을 형성시켜 우수한 밀착력을 얻기 위한 목적에 미흡하였던 것이다. 이에 중간층으로 Cr 또는 Cr계 화합물 박막을 이용하였는 바, 이 중간층을 이용한 결과 우수한 밀착력을 나타내는 다이아몬드박막을 얻었으며 열적, 구조저으로 모재와 다이아몬드에 적합한 결과를 얻을 수 있었다. 본 연구에 의해 얻어진 결과들은 재료 가공을 위하여 높은 경도와 내마모성등이 요구되는 절삭공구나 금형의 수명 향항에 크게 기여할 것이며 산업적으로 큰 응용이 기대된다.

• Proceedings of the Korea Crystallographic Association Conference
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• 2002.11a
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• pp.45-47
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• 2002

반도체 소자의 고집적화 및 고속화가 요구됨에 따라 MOSFET 구조의 게이트 절연막으로 사용되고 있는 SiO₂ 박막의 두께를 감소시키려는 노력이 이루어지고 있다. 0.1㎛ 이하의 소자를 위해서는 15Å 이하의 두께를 갖는 SiO₂가 요구된다. 하지만 두께감소는 절연체의 두께와 지수적인 관계가 있는 누설전류를 증가시킨다[1-3]. 따라서 같은 게이트 개패시턴스를 유지하면서 누설전류를 감소시키기 위해서는 높은 유전상수를 갖는 두꺼운 박막이 요구되는 것이다. 그러므로 약 25정도의 높은 유전상수를 갖고 5.2～7.8 eV 정도의 비교적 높은 bandgap을 갖으며, 실리콘과 열역학적으로 안정한 물질로 알려진 HfO2[4-5]가 최근 큰 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 HfO₂ 박막을 실제 소자에 적용하기 위하여 전극 및 열처리에 따른 HfO₂ 박막의 미세구조 및 전기적 특성에 관한 연구를 수행하였다. 이를 위해, HfO₂ 박막을 reactive DC magnetron sputtering 방법으로 증착하고, XRD, TEM, XPS를 사용하여 ZrO₂ 박막의 미세구조를 관찰하였으며, MOS 캐패시터 구조의 C-V 및 I-V 특성을 측정하여 HfO₂ 박막의 전기적 특성을 관찰하였다. HfO₂ 타겟을 스퍼터링하면 Ar 스퍼터링에 의해 에너지를 가진 산소가 기판에 스퍼터링되어 Si 기판과 반응하기 때문에 HfO₂ 박막 형성과 더불어 Si 기판이 산화된다[6]. 그래서 HfO₂같은 금속 산화물 타겟 대신에 순수 금속인 Hf 타겟을 사용하고 반응성 기체로 O₂를 유입시켜 타겟이나 시편위에서 high-k 산화물을 만들면 SiO/sub X/ 계면층을 제어할 수 있다. 이때 저유전율을 갖는 계면층은 증착과 열처리 과정에서 형성되고 특히 500℃ 이상에서 high-k/Si를 열처리하면 계면 SiO₂층은 증가하는 데, 이것은 산소가 HfO₂의 high-k 박막층을 뚫고 확산하여 Si 기판을 급속히 산화시키기 때문이다. 본 방법은 증착에 앞서 Si 표면을 희석된 HF를 이용해 자연 산화막과 오염원을 제거한 후 Hf 금속층과 HfO₂ 박막을 직류 스퍼터링으로 증착하였다. 우선 Hf 긍속층이 Ar 가스 만의 분위기에서 증착되고 난 후 공기중에 노출되지 않고 연속으로 Ar/O₂ 가스 혼합 분위기에서 반응 스퍼터링 방법으로 HfO₂를 형성하였다. 일반적으로 Si 기판의 표면 위에 자연적으로 생기는 비정질 자연 산화막의 두께는 10～15Å이다. 그러나 Hf을 증착한 후 단면 TEM으로 HfO₂/Si 계면을 관찰하면 자연 산화막이 Hf 환원으로 제거되기 때문에 비정질 SiO₂ 층은 관찰되지 않았다. 본 실험에서는 HfO2의 두께를 고정하고 Hf층의 두께를 변수로 한 게이트 stack의 물리적 특성을 살펴보았다. 선증착되는 Hf 금속층을 0, 10, 25Å의 두께 (TEM 기준으로 한 실제 물리적 두께) 로 증착시키고 미세구조를 관찰하였다. Fig. 1(a)에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층의 두께가 0Å일때 13Å의 HfO₂를 반응성 스퍼터링 방법으로 증착하면 HfO₂와 Si 기판 사이에는 25Å의 계면층이 생기며, 이것은 Ar/O₂의 혼합 분위기에서의 스퍼터링으로 인한 Si-rich 산화막 또는 SiO₂ 박막일 것이다. Hf 금속층의 두께를 증가시키면 계면층의 성장은 억제되는데 25Å의 Hf 금속을 증착시키면 HfO₂ 계면층은 10Å미만으로 관찰된다. 그러므로 Hf 금속층이 충분히 얇으면 플라즈마내 산소 라디칼, 이온, 그리고 분자가 HfO₂ 층을 뚫고 Si 기판으로 확산되어 SiO₂의 계면층을 성장시키고 Hf 금속층이 두꺼우면 SiO/sub X/ 계면층을 환원시키면서 Si 기판으로의 산소의 확산은 막기 때문에 계면층의 성장은 억제된다. 따라서 HfO₂/Hf(Variable)/Si 계에서 HfO₂ 박막이 Si 기판위에 직접 증착되면, 순수 HfO₂ 박막의 두께보다 높은 CET값을 보이고 Hf 금속층의 두께를 증가시키면 CET는 급격하게 감소한다. 그러므로 HfO₂/Hf 박막의 유효 유전율은 단순 반응성 스퍼터링에 의해 형성된 HfO₂ 박막의 유전율보다 크다. Fig. 2에서 볼 수 있듯이 Hf 금속층이 너무 얇으면 계면층의 두께가 두꺼워 지고 Hf 금속층이 두꺼우면 HfO₂층의 물리적 두께가 두꺼워지므로 CET나 EOT 곡선은 U자 형태를 그린다. Fig. 3에서 Hf 10초 (THf=25Å) 에서 정전 용량이 최대가 되고 CET가 20Å 이상일 때는 high-k 두께를 제어해야 하지만 20Å 미만의 두께를 유지하려면 계면층의 두께를 제어해야 한다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.11 no.3
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• pp.183-188
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• 2002

In the present study AI$(CH_3)_3)$films were deposited by the ALD technique using trimethylaluminum(TMA) and ozone to improve the quality of the AI$(CH_3)_3)$ films, since the $OH^-$ radicals existing in the AI$(CH_3)_3)$ films deposited using TMA and $H_2O$ degrade the physical and the dielectric properties of the AI$(CH_3)_3)$ film. The XPS analysis results indicate that the $OH^-$ radical concentration in the AI$(CH_3)_3)$film deposited using $O_3$is lower than that using $H_2O$. The etch rate of the AI$(CH_3)_3)$film deposited using $O_3$is also lower than that using $H_2O$, suggesting that the chemical inertness of the former is better than the latter. The MIS capacitor fabricated with the TiN conductor and the $Al_2$O$_3$dielectrics formed using $O_3$offers lower leakage current, better insulating property and smaller flat band voltage shift $({\Delta}V_{FB})$.

• Fire Science and Engineering
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• v.25 no.6
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• pp.83-88
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• 2011

This study presented the structure and characteristics of vinyl cords used for wiring electric equipment and appliances and analyzed the photographs of damaged flat-type vinyl cords (VFF, $1.25mm^2$) and the metallic cross-sectional structure of melted conductors. Normal VFFs were made by twisting several strands together and the surface of the conductor was red brown. In addition, from the analysis of the metallic structure of the conductor, it was found that its grains had been elongated. The surface of a VFF damaged by normal flame showed no sheen with carbonized insulation material fused on the conductor surface. In addition, from the analysis of the cross-sectional structure of the melted area, it was found that voids of a certain shape were formed on it but that the cord's own elongation structure could not be checked. The cross-sectional analysis of the melted conductor damaged by the external flame applied to a VFF to which electric current was being applied showed no elongation structure for each cord, and revealed that irregular voids and a columnar structure had grown. The surface of the VFF damaged by overcurrent was uniformly carbonized and the cross-sectional structure analysis of the melted conductor revealed that the dendritic structure had grown. The analysis of the characteristics of the VFF melted by short-circuit showed that even though some part of the surface was contaminated, it showed little sheen and that the area rebounded by melting was round in shape. In addition, the cross-sectional structure analysis using a metallurgical microscope showed the boundary surface and columnar structure and revealed an amorphous structure like normal copper at areas other than the melted conductor.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.9 no.3
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• pp.227-232
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• 2000

$MgTiO_3$thin films have been grown on various substrates by pulsed laser deposition (PLD) to investigate the application for microwave dielectrics and optical devices. Epitaxial $MgTiO_3$thin films were obtained on sapphire (c-plane$A1_2O_3$$MgTiO_3$thin films deposited on $SiO_2/Si$ and platinized silicon ($Pt/Ti/SiO_2/Si$) substrates were highly oriented. $MgTiO_3$thin films grown on sapphire were transparent in the visible and had a sharp absorption edge about 290 nm. These $MgTiO_3$thin films had extremely fine feature of surface morphology, i.e., rms roughness of 0.87 nm, which was examined by AFM. We have investigated the dielectric properties of the $MgTiO_3$thin films in $MIM(Pt/MgTiO_3/Pt)$ capacitors. Dielectric constant and loss of $MgTiO_3$thin films deposited by PLD were about 24 and 1.5% at 1 MHz, respectively. These $MgTiO_3$thin films also exhibited little dielectric dispersion.

• Applied Chemistry for Engineering
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• v.22 no.4
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• pp.395-399
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• 2011

Material of the gasket for lithium ion battery requires the chemical resistance, the electrical insulting property, the compression set, the anti-contamination level and the low temperature resistance. We compounded ethylene propylene diene monomer (EPDM), which showed widely different solubility parameter index, with adjusting the amount of metal oxide as an activator. We did long-term test and compression set against an electrolyte with consideration for operating conditions in lithium-ion battery. In these tests, we checked the physical, chemical characteristics and the effect to lithium ion battery with different kinds of activators. In case of rubber with ZnO as an activator, through 1000 h depositing test in propylene carbonate which is one of representative solvents, we could get the satisfying characteristics and result. However, $Zn^{2+}$ had eluted in the ion elution test. So, ZnO should be limited in EPDM compound for the gasket material in lithium-ion battery.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.28 no.3
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• pp.33-38
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• 2021

Recently, rollable and foldable displays are attracting great attention in the flexible display market due to their excellent form factor. To predict and prevent the mechanical failure of the display panels, it is essential to accurately understand the mechanical properties of brittle SiN_x thin films, which have been used as an insulating film in flexible displays. In this study, tensile properties of the ~130 nm- and ~320 nm-thick SiN_x thin films were successfully measured by coating a ~190 nm-thick organic nano-support-layer (PMMA, PS, P3HT) on the fragile SiN_x thin films and stretching the films as a bilayer state. Young's modulus values of the ~130 nm and ~320 nm SiN_x thin films fabricated through the controlled chamber pressure and deposition power (A: 1250 mTorr, 450 W/B: 1000 mTorr, 600 W/C: 750 mTorr, 700 W) were calculated as A: 76.6±3.5, B: 85.8±4.6, C: 117.4±6.5 GPa and A: 100.1±12.9, B: 117.9±9.7, C: 159.6 GPa, respectively. As a result, Young's modulus of ~320 nm SiN_x thin films fabricated through the same deposition condition increased compared to the ~130 nm SiN_x thin films. The tensile testing method using the organic nano-support-layer was effective in the precise measurement of the mechanical properties of the brittle thin films. The method developed in this study can contribute to the robust design of the rollable and foldable displays by enabling quantitative measurement of mechanical properties of fragile thin films for flexible displays.