• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.231-231
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• 2013

ZnO은 hexagonal wurtzite 구조를 갖는 직접 천이형 화합물 반도체로서, 상온에서 3.37 eV 정도의 wide band gap energy를 가지고 있으며, 60 meV의 큰 엑시톤 결합 에너지(exciton binding energy)를 갖는다. 또한 동종 기판이 존재하고 열, 화학적으로 안정한 상태이며 습식 식각이 가능한 장점으로 인해 각광받고 있다. 또한, ZnO 박막은 우수한 전기 전도성을 나타내며 광학적 투명도가 우수하기 때문에 투명전극으로 많이 이용되어 왔고, 태양 전지(solar cell), 가스 센서, 압전소자 등 많은 분야에서 사용되고 있다. 이와 같은 ZnO박막을 안정적인 쇼트키 다이오드 특성을 얻기 위해서는 쇼트키 배리어 장벽의 형성이 필수적이다. Mg을 ZnO에 첨가하여 MgZnO 박막을 형성할 경우, 금속의 일함수와 MgZnO의 전자친화력 차이가 증가하여 더 큰 쇼트키 장벽 형성이 가능하며, 금속의 일함수가 큰 물질을 사용해야 한다. 또한, 박막의 결함이 적은 박막을 형성해야 하는 에피탁셜 박막이 필요하다. SiC는 높은 포화 전자 드리프트 속도(${\sim}2.7{\times}107$ cm/s), 높은 절연 파괴전압(~3 MV/cm)과 높은 열전도율(~5.0W/cm) 특징을 가지고 있으며, MgZnO/Al2O3의 격자 불일치는 ~19%인 반면에 MgZnO/SiC의 격자 불일치는 ~6%를 가진다. 금속의 일함수가 큰 Ag 금속은 열처리가 될 경우 AgOx가 될 경우 더욱 안정적인 쇼트키 장벽을 형성될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서는 쇼트키 접합을 형성하기 위해 금속의 일함수가 큰 Ag 금속을 사용하였으며, Al2O3 기판과 6H-SiC 기판위에 MgZnO(30 at.%) 박막을 증착하였다. 증착 후에 Ag를 증착 한 뒤 급속 열처리를 하였다. 열처리된 MgZnO의 경우 열처리 하지않은 소자보다 약 $10^5$ 이상의 우수한 on/off 특성을 보였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제21권5호
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• pp.19-26
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• 2021

본 논문에서는 고출력 저손실의 도파관 공간결합 구조를 제안하였다. 제안하는 공간결합구조는 각 포트의 중심에서 원형 도파관을 통해 결합하는 방식으로 구현 하였다. 특히 도파관의 모드 중 전송 선로 손실이 가장 적은 TE01모드를 이용하여 저 손실을 구현하고, 새로운 모드 변환 방식을 적용하여 소형화를 이루었다. 또한 전계 분석을 통해 새로운 모드 변환 구조의 절연 파괴 전압을 계산하여 고출력에 적합함을 확인하였다. 최종 8-way 도파관 공간 결합기를 설계, 제작하여 삽입 손실은 0.4dB 이하 결합효율 97% 이상의 결과를 얻어 평면 결합 방식 대비 전기적 성능이 매우 우수함을 확인하였다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권9호
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• pp.822-828
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• 2002

$ZrO_2$ 첨가량 변화에 따른 전기적 특성과 고주파 대용량 세라믹 캐패시터 제조공정 조건을 규명하기 위하여 고주파 대용량 세라믹 캐패시터의 제조 및 전기적 특성에 관하여 연구하였다. 단위 캐패시터는 테이프 캐스팅법으로 제조되었으며, 유전체 및 바인더의 최적조성은 57.5∼60.0: 42.5∼40.0 wt%이다. 슬러리의 점도는 4000∼5000 cps이며, 이 슬러리를 사용하여 제조한 그린 테이프는 뛰어난 캐스팅 상태를 유지하고 있다. 80$^{\circ}C$에서 200 kg/$cm^2$의 성형압으로 성형함으로서 최적의 적층 상태를 얻을 수 있었다. 단위 캐패시터의 전기적 특성, 특히 절연파괴 특성을 증진시키기 위하여 $ZrO_2$를 첨가하였다. $ZrO_2$ 첨가량이 1 wt%에서부터 5 wt%까지 첨가한 경우에는 단위 캐패시터의 유전상수 및 유전손실에 큰 영향을 미치지 못하였다. 또한 유전상수도 10 kHz에서 500 kHz 사이의 주파수 범위에서 큰 변호가 없었다. 내전압은 3 wt%를 첨가한 경우 $CaZrO_3$에 형성 및 입자크기 감소로 인하여 증진됨을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.151-151
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• 1999

금속-산화막-반도체(MOS) 소자를 이용하는 집적회로의 발전은 게이트 금속의 규격 감소를 필요로 한다. 규격감소에 따른 저항 증가가 중요한 문제점으로 대두되었으며, 그동안 여러 연구자들에 의하여 금속 게이트에 관련된 연구가 진행되어 왔다. 특히 저항이 낮으며 녹는점이 매우 높은 내화성금속(refractory metal)인 텅스텐(tungsten, W)이 차세대 MOS 소자의 유력한 대체 게이트 금속으로 제안되었다. 텅스텐은 스퍼터링(sputtering)과 화학기상 증착(CVD) 방식을 이용하여 성장시킬 수 있다. 스퍼터링에 의한 텅스텐 증착은 산화막과의 접착성은 우수한 반면에 증착과정 동안에 게이트 산화막(SiO2)에 손상을 주어 게이트 산화막의 특성을 열화시킬 수 있다. 반면, 화학기상 증차에 의한 텅스텐 성장은 스퍼터링보다 증착막의 저항이 상대적으로 낮으나 산화막과의 접착성이 좋지 않은 문제를 해결하여야 한다. 본 연구에서는 감압 화학기상 증착(LPCVD)방식을 이용하여 텅스텐 게이트 금속을 100~150$\AA$ 두께의 게이트 산화막(SiO2 또는 N2O 질화막)위에 증착하여 물리 및 전기적 특성을 분석하였다. 물리적 분석을 위하여 XRD, SEM 및 저항등이 증착 조건에 따라서 측정되었으며, 텅스텐 게이트로 구성된 MOS 캐패시터를 제작하여 절연 파괴 강도, 전하 포획 메커니즘 등과 같은 전기적 특성 분석을 실시하였다. 특히 텅스텐의 접착성을 증착조건의 변화에 따라서 분석하였다. 텅스텐 박막의 SiO2와의 접착성은 스카치 테이프 테스트를 실시하여 조사되었고, 증착시의 기판의 온도에 민감하게 반응하는 것을 알 수 있었다. 또한, 40$0^{\circ}C$ 이상에서 안정한 것을 볼 수 있었다. 텅스텐 박막은 $\alpha$ 및 $\beta$-W 구조를 가질 수 있으나 본 연구에서 성장된 텅스텐은 $\alpha$-W 구조를 가지는 것을 XRD 측정으로 확인하였다. 성장된 텅스텐 박막의 저항은 구조에 따라서 변화되는 것으로 알려져 있다. 증착조건에 따른 저항의 변화는 SiH4 대 WF6의 가스비, 증착온도에 따라서 변화하였다. 특히 온도가 40$0^{\circ}C$ 이상, SiH4/WF6의 비가 0.2일 경우 텅스텐을 증착시킨 후에 열처리를 거치지 않은 경우에도 기존에 발표된 저항률인 10$\mu$$\Omega$.cm 대의 값을 얻을 수 있었다. 본 연구를 통하여 산화막과의 접착성 문제를 해결하고 낮은 저항을 얻을 수 있었으나, 텅스텐 박막의 성장과정에 의한 게이트 산화막의 열화는 심각학 문제를 야기하였다. 즉, LPCVD 과정에서 발생한 불소 또는 불소 화합물이 게이트의 산화막에 결함을 발생시킴을 확인하였다. 향후, 불소에 의한 게이트 산화막의 열화를 최소화시킬 수 있는 공정 조건의 최저고하 또는 대체게이트 산화막이 적용될 경우, 개발된 연구 결과를 산업체로 이전할 수 있는 가능성이 높을 것을 기대된다.

• 대한전기학회논문지:전기물성ㆍ응용부문C
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• 제50권12호
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• pp.599-606
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• 2001

In this paper, the ac breakdown characteristics of pure Ar, Kr and $N_2$ gas with gas pressure range of 58.8-137.3[kPa] under uniform and non-uniform fields were investigated, and the measured values were compared with those In Ar/$N_2$ and Kr/$N_2$ gas mixtures with pressure varying. Summarizing the experimental results, the breakdown voltages of Pure $N_2$gas, under uniform and non-uniform fields, were increased about 4.8 and 1.1 times than those of pure Ar gas, and about 4.4 and 1.2 times than those of pure Kr gas, and the ac breakdown voltage increased with the pressure increasing. The breakdown voltages of Ar/$N_2$ gas mixtures were decreased with decreasing the mixture ratio of Pure $N_2$ gas. In case of Ar(85%)/$N_2$ (15%) and Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures comparing to the pure Ar gas, the breakdown voltages under uniform field were increased about 1.8 and 2.2 times, and under non-uniform field were increased about 1.1 and 1.3 times at the pressure of 101.3[kPa]. Also, in case of Kr(85%)/$N_2$ (15%) and Kr(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures comparing to the pure Kr gas, the breakdown voltages under uniform field were increased about 1.7 and 2.0 times, and under non-uniform field were increased about 1.0 and 1.2 times. Corona inception voltage of Kr(70%)/$N_2$(30%) gas mixtures under non-uniform fields were increased about 1.28 times than those of Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures. In case of practical incandescent lamps, luminous and lifetime of Kr(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures were increased about 1.15 and 1.21 times than those of Ar(70%)/$N_2$ (30%) gas mixtures.

• Elastomers and Composites
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• 제38권3호
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• pp.227-234
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• 2003

배합고무에 각종 표면처리제로 처리한 수산화 알루미늄을 무게비 100:20, 100:40, 100:60, 100:80 및 100:100으로 배합하여 고압애자용 실리콘 복합체(HVI SC)를 제조하였다. 배합 공정에서 지방산, 아크릴 실란 및 비닐 실란등의 표면처리제로 수산화 알루미늄을 표면처리하였다. 수산화알루미늄의 첨가량 및 표면처리제의 종류에 따른 기계적 특성 및 전기적 특성을 연구하였다. 수산화 알루미늄의 첨가량이 증가하면서 인장강도, 신장율 및 인열강도는 감소하였으며, 비닐 실란으로 표면처리한 수산화 알루미늄을 첨가한 HVI SC의 인장강도 및 탄성율은 지방산 및 아크릴 실란을 사용한 HVI SC 보다 우수하였다. 또한 비닐 실란을 사용한 HVI SC의 체적저항, 절연파괴강도 및 내트래킹 특성이 지방산 및 아크릴 실란을 사용한 HVI SC 보다 우수하였다. 표면처리제의 종류에 따른 실리콘 복합체의 고분자 충전작용은 결합고무 함량으로 검토하였다. 실험의 결과로는 비닐 실란을 표면처리제로 사용한 실리콘 복합체의 결합고무 함량이 다른 표면처리제를 사용한 것 보다 높았다 표면처리제의 종류에 따른 실리콘 복합체의 가교밀도는 Rheometer로 측정하였다 비닐 실란을 표면처리한 수산화 알루미늄을 충진한 실리콘복합체의 최대토크가 다른 표면처리제를 사용한 것들 중에 가장 높았다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제13권3호
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• pp.1-8
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• 2006

인쇄회로기판이나 플라스틱 패키지 등 다양한 전자소자 부품내 배선간 간격이 갈수록 좁아짐에 따라 최근 많이 발생하고 있는 electrochemical migration(ECM) 현상은 양극에서 이온화된 금속에 의한 conductive anodic filament(CAF) 및 덴드라이트와 같은 전도성 필라멘트의 성장으로 인해 전자부품의 절연파괴를 일으키고 있다. 본 연구에서는 공정조성 Sn-37Pb솔더 합금의 ECM 거동과 부식특성 사이의 연관성 평가를 통해 ECM 우세원소를 파악하기 위해 D.I Water 및 NaCl 용액에서 Water Drop Test(WDT)와 분극실험을 실시하여 서로 비교하였다. WDT 실시 결과 공정조성 Sn-37Pb 솔더 합금에서 Pb-rich 상이 Sn-rich 상보다 우선적으로 양극 패드에서 녹아나서 상대적으로 ECM 저항성이 낮았으며, 음극패드에서 자라난 덴드라이트에도 Pb가 훨씬 많이 존재하였다. NaCl에서의 분극실험 결과 전기화학적으로 부동태 피막을 형성하는 Sn에 비해 Pb의 부식속도가 크게 나타났으며, WDT의 결과와 같은 경향을 보였다. 따라서 공정조성 SnPb 솔더 합금의 부식저항성과 ECM 저항성 사이에는 좋은 상관관계가 존재한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.389.1-389.1
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• 2014

최근의 환경 및 에너지에 대한 관심으로 수요가 증가하고 있는 하이브리드 및 전기 자동차나 태양광발전, 풍력발전용의 인버터기기에는 고에너지밀도 커패시터가 필수적이 되었다. 높은 에너지 밀도를 요구하는 전력전자, 펄스파워 등의 응용분야에 사용되는 고에너지밀도 커패시터는 PET (Polyethylene terephtalate)와 PP (Polypropylene)와 같은 폴리머 유전체를 사용하는 범용 필름 커패시터가 사용되었으나 사용 요구 조건의 한계에 도달하여, 새로운 유전체를 적용하는 커패시터가 절실히 필요한 상황이다. PET와 PP와 같은 유전체는 유전상수가 2~3의 낮은 값을 가지고 있어 고에너지밀도를 구현하기가 어렵다. 본 연구에서는 새롭게 요구되고 있는 고에너지 밀도 커패시터의의 성능을 만족시키기 위하여 $20{\sim}50{\mu}m$ 두께의 PET 필름상에 세라믹 유전체인 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터(Sputter) 증착법에 의해 코팅하여 종래의 필름 커패시터와 세라믹 커패시터의 장점을 갖는 커패시터를 제조하기 위한 박막 유전재료의 개발을 목표로 하였다. 수백 nm~수 ${\mu}m$ 두께의 $ZrO_2$ 박막을 스퍼터링 공정조건에 따라 증착한 후 박막의 결정성, 기판과의 부착성, 증착속도, 유전상수, 절연파괴강도, 온도안정성 등을 XRD, SEM, AFM, EDS, XPS, Impedance analyzer 등에 의해 평가하였다. $ZrO_2$ 유전체막은 상온에서 증착하였음에도 정방정(tetragonal)구조의 결정질로 성장하였고 증착압력이 증가함에 따라 주피크의 세기가 감소하였다. 증착 중 산소가스를 주입하였을 경우에도 결정질막으로 성장하였다. 증착막들은 산소가스의 양이 증가함에 따라 짙은 흰색으로 변하였으며 PET 기판과의 접착력도 약해졌다. 또한 거칠기는 Ar가스만으로 증착한 경우보다 증가하였으며 24~66 nm의 평균 거칠기값을 보였다. PET위에 Ar가스만으로 증착한 $ZrO_2$의 비유전율은 1kHz에서 116~87의 비유전율을 보여 PET에 비해 매우 우수한 특성을 보였다. $ZrO_2$ 막들은 300kV/cm의 전계에서 대략 10-8A 이하의 누설전류를 보였다. 증착가스비를 달리하여 제조된 시편에서도 유사한 누설전류값을 나타내었다. 300 kV/cm 전후의 전계까지 측정한 $ZrO_2$ 막의 P-E (polarization-electric field) 특성을 확인하였는데, 5 mTorr의 압력에서 증착한 막은 253 kV/cm에서 $5.5{\mu}C/cm^2$의 분극값을 보였다. P-E커브의 기울기와 분극량에 따라 에너지밀도가 달라지므로 공정조건에 따라 에너지밀도가 변화됨을 예측할 수 있었다. PET위에 스퍼터 증착한 $ZrO_2$ 유전체막은 5mTorr의 Ar가스분위기에서 제조할 때 가장 안정적인 구조를 보였으며, 고에너지밀도 커패시터에의 적용가능성을 보였다.

• 한국진공학회지
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• 제2권2호
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• pp.188-198
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• 1993

두께가 6~10 nm인 게이트 산화막의 계면에 염소(Cl)를 도입시킨 n-MOS capacitor 및 n-MOSFET을 제잘하여 물성적인 방법(SIMS, ESCA)과 전기적인 방법에 의해서 소자의 특성을 분석, 평가하였다. Last step TCA법을 이용하여 성장시킨 산화막은 No TCA법으로 성장시킨 것보다 mobility가 7% 정도 증가하였고, 결함 밀도도 감소하였다. Time-zero-dielectric-breakdown(TZDB)으로 측정한 결과, Cl를 도입한 막의 파괴 전계(breakdon field)는 18 MV/cm인데, 이것은 Cl을 도입하지 않은 것보다 약 0.6 MV/cm 정도 높은 값이다. 또한 time-dependent-dielectric-breakdown(TDDB) 결과로부터 수명이 20년 이상인 것으로 평가되었고, hot carrier 신뢰성 측정으로부터 평가한 소자의 수명도 양호한 것으로 나타났다. 이상의 결과에서 Cl을 계면에 도입시킨 게이트 산화막을 가진 소자가 좋은 특성을 나타내고 있으므로 Last step TCA법을 종래의 산화막 성장 방법 대신에 사용하면 MOSFET 소자의 새로운 게이트 절연막 성장법으로서 대단히 유용할 것으로 생각된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제33권2호
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• pp.83-90
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• 2023

최근 전력반도체 소재로 관심을 가지는 Ga₂O₃의 β-상은 열역학적으로 가장 안정한 상을 가지며 4.8~4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 절연파괴전압을 갖는다. 이러한 우수한 물리적 특성으로 인해 전력반도체 소재로 많은 주목을 받고 있다. β-Ga₂O₃는 SiC 및 GaN의 소재와는 다르게 액상이 존재하기 때문에 액상 성장법으로 단결정 성장이 가능하다. 하지만 성장한 순수 β-Ga₂O₃ 단결정은 전력 소자에 적용하기에는 낮은 전도성으로 인해 의도적으로 제어된 도핑 기술이 필요하며 도핑 특성에 관한 연구가 매우 중요하다. 이 연구에서는 Ga₂O₃ 분말과 SnO₂ 분말의 몰 비율을 다르게 첨가하여 Un-doped, Sn 0.05 mol%, Sn 0.1mol%, Sn 1.5 mol%, Sn 2 mol%, Sn 3 mol%의 혼합분말을 제조하여 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 방법으로 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시켰다. 성장된 β-Ga₂O₃ 단결정의 Sn dopant 함량에 따른 결정 품질 및 광학적, 전기적 특성 변화를 분석하였으며 Sn 도핑에 따른 특성 변화를 광범위하게 연구하였다.