• Journal of the Institute of Electronics and Information Engineers
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• v.51 no.8
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• pp.178-184
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• 2014

In this study, we develop liquid density sensor by measuring of balanced position between gravity and bouyancy, corresponding to liquid density, using distance measuring by magnetostriction technology. For improvement of accuracy of liquid density sensor system. And we derive the related equation between liquid density and moving distance of density sensor, and make the calibration method for liquid density sensor by magnetostriction technology. Using fabricated liquid density sensing system and derived equation, have measured the density of several liquids. And compare it to measuring results using Oscillating U-tube type high accuracy density meter, having 0.000001 g/cc resolution. The deviation of results between two density measuring systems was less than 0.001 g/cc.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.94.2-94.2
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• 2016

플라즈마 분광진단 기술은 기존 프로브와 달리 플라즈마에 섭동을 일으키지 않고, 전자온도, 밀도와 같은 플라즈마의 물리적 특성 진단과 함께 라디컬의 밀도와 같은 플라즈마의 화학적 특성을 진단할 수 있는 기술로 각광을 받고 있다. 본 발표에서는 레이저진단의 고급 진단을 제외한 플라즈마 변수 측정을 위한 플라즈마 방출 스펙트럼을 이용하는 방출분광진단과 흡수 스펙트럼을 이용한 흡수분광 진단에 대한 소개와 함께, 이를 이용한 플라즈마의 전자여기온도, 전자밀도, 전자회전온도, 기체온도 및 중성종의 절대밀도 온도 측정에 대한 기술과 실례를 소개한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.243.2-243.2
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• 2014

기존의 저압 플라즈마에 비해 여러 장점을 가지는 중간압력 플라즈마 및 대기압 플라즈마는 수년전부터 많은 관심을 받고 있으며 다양한 응용분야에서 활발히 이용되고 있다. 기초과학으로서의 플라즈마 측면뿐만 아니라 플라즈마 응용의 결과들은 플라즈마의 특성에 따라 좌우되므로 플라즈마 진단 역시 최근 플라즈마 연구에 중요한 부분을 차지하고 있다. 일반적으로 플라즈마 내의 모든 화학적 반응 및 물리적 반응에 있어 전자가 결정적인 역할을 하기 때문에 플라즈마 내의 전자의 정보를 대표하는 지표인 전자온도($n_e$) 및 전자밀도($T_e$)의 측정이 중요하다. 본 연구에서는 대기압 플라즈마에서 중성원자와 전자의 상호작용에 의한 연속 방출광을 자외선-가시광 영역에서 측정하고, 이를 기반으로 $n_e$ 및 $T_e$를 측정하였다. 높은 압력에서 불완전 전리된 플라즈마는 이온화율이 낮고 중성원자의 밀도가 이온밀도보다 훨씬 높기 때문에 중성 제동복사(Neutral bremsstrahlung)의 방사도를 이용한 ne 및 Te의 측정이 가능하다. 특히 아르곤 대기압 플라즈마에서 측정된 연속 방출광 스펙트럼의 자외선 영역(280~450 nm)에서는 중성 제동복사에 의한 연속 방출광뿐만 아니라 수소분자에 의한 dissociative 연속 방출광이 함께 존재하는 것이 확인되어 최종적으로 두 연속 방출광을 고려하여 정확한 ne 및 Te를 측정할 수 있었다. 대기압 아르곤 축전결합방전에서 입력전력에 따라 전자온도는 2.5 eV로 유지되었으며, 전자밀도는 $(0.7-1.1){\times}10^{12}cm^{-3}$ 범위에서 $j_d{\propto}n_e{\propto}P_{rf}$ 관계를 따르며 변화하는 것이 관찰되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.336-336
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• 2012

수명 측정법과 동시 계수 도플러 넓어짐 양전자 소멸 분광법으로 p형과 n형 실리콘 시료에 0, 3.98 MeV 에너지를 가진 $0.0{\sim}20.0{\times}10^{13}$ protons/$cm^2$ 양성자 빔 조사에 의한 결함을 측정하여 실리콘 결함 특성에 대하여 조사하였다. 양전자와 전자의 쌍소멸로 발생하는 감마선 스펙트럼의 전자 밀도 에너지를 수리적 해석 방법인 S-변수와 열린 부피 결함에 대한 측정법으로서 양전자 수명 ${\tau}1$과 ${\tau}2$, 이에 따른 밀도 I1과 I2를 사용하여, 시료의 구조 변화를 측정하였다. 본 연구에서 측정된 S-변수와 양전자 수명은 시료에 조사된 양성자의 빔 에너지에 따라 변화하기보다 양성자 조사량의 변화에 따라 결함이 증가하였으며, 양전자 수명 측정과 같은 경향을 보여준다. SRIM의 결과로써, 양성자 조사 에너지에 따른 Bragg 피크 때문에 양성자는 시료의 특정 깊이에 주로 결함을 형성하여 시료 전체에는 결함으로 잘 나타나지 않기 때문이다. 빔의 조사량에 따른 결함의 영향이 더 큰 것으로 나타났다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.231-231
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• 1999

PDP(Plasma Display Panel)는 21세기 디스플레이 시장을 대체할 차세대 디스플레이 장치로서 넓은 시야각, 얇고, 가볍고, 메모리기능이 있다는 여러 가지 장점들을 가지고 있지만 현재 고휘도, 고효율, 저소비전력 등의 문제점들을 해결하여야 한다. 이러한 문제점들의 해결을 위해서는 명확한 미세방전 PDP 플라즈마에 대한 정확한 진단 및 해석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 미세 면방전 AC-PDP 플라즈마의 기초 변수들 (플라즈마 밀도 & 온도, 플라즈마 뜬 전위, 플라즈마 전위 등의 측정을 통해 고휘도, 고효율 PDP를 위한 최적의 방전환경을 알아내는 데 있다. 일반적으로 전자의 밀도는 방전전류에 비례하는 관계를 보인다. 전류에 대해 방전전압이 일정하다면 전자밀도가 커짐에 따라서 휘도는 포화되며 상대적으로 휘도와 전류의 비로 표시되는 발광효율은 감소하게 된다. 반면 전자밀도가 상당히 작다면 휘도는 전자밀도에 비례하고 효율은 최대값을 보인다. 따라서 미세구조 PDP에서 휘도와 발광효율, 양쪽에 부합하는 최적의 방전환경을 플라즈마 전자밀도와 온도의 측정을 통해서 해석하는 것이 필요하다. 본 실험에서는 방전기체의 종류와 Ne+Xe 방전기체의 조성비에 따른 플라즈마 밀도, 온도의 공간적인 분포특성을 진단하기 위해서 초미세 랑뮈에 탐침(지름: 수 $mu extrm{m}$)을 제작하였다. 제작된 초미세 탐침을 컴퓨터로 제어되는 스텝핑모터를 장착한 정밀 X, Y, Z stage에 부착하여서 수 $\mu\textrm{m}$간격의 탐침 삽입위치에 따라서 미세면방전 AC-PDP의 플라즈마 밀도 및 온도분포 특성을 진단하였다. PDP 방전공간에 초미세 랑뮈에 탐침을 삽입해서 -200~+200V의 바이어스 전압을 가해준다. 음의 바이어스 전압구간에서 이온 포화전류를 얻어내어 여기서 플라즈마 이온 밀도를 측정하고 양의 바이어스 전압구간에서 플라즈마 전자온도를 측정하면 미세면방전 AC-PDP 플라즈마의 기초 진단이 가능하다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.91.2-91.2
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• 2016

반도체 및 디스플레이 등과 같은 전자산업분야에 플라즈마를 이용한 생산공정이 폭넓게 활용됨에 따라서 공정 결과를 예측하고 조절할 수 있는 플라즈마 변수 측정 및 진단기술의 중요성은 더욱 증가되고 있다. 플라즈마 진단을 위해 가장 많이 사용되고 있는 량뮤어 탐침(Langmuir Probe)은 수십 볼트(V)의 전압을 탐침에 인가하여 들어오는 전류(I)를 측정한 I-V curve의 해석을 바탕으로 플라즈마 변수들(전자밀도, 전자온도, 플라즈마 전위, ${\cdots}$)을 측정하는 방법으로 탐침에 인가한 전압으로 인하여 플라즈마가 영향을 받고 이로인하여 공정 결과에 변화를 줄 수 있다. 또한, 증착공정과 같이 공정과정 중에 탐침의 증착으로 인해 탐침으로 들어와야하는 전자 및 이온의 양이 감소하여 측정에 오차가 발생할 수 있어 공정 플라즈마 진단에 적합하지 않다. 따라서 공정 플라즈마의 정확한 측정을 위해서는 플라즈마에 대한 영향을 최소화하고 증착으로 인하여 탐침이 오염 되는 환경에서도 플라즈마 변수를 정확히 측정할 수 있는 진단 장치가 요구된다. 마이크로웨이브를 이용한 진단장치들은 1 mW 이하의 매우 작은 파워를 사용하기 때문에 플라즈마에 영향을 최소화하여 보다 정확한 플라즈마 진단이 가능하다. 또, 유전체 투과특성이 있는 마이크로웨이브를 이용하기 때문에 탐침이 유전체로 증착되었다 하더라도 측정에는 문제가 없어 공정 플라즈마 진단에 용이하다. 이런 장점들로 인하여 헤어핀 탐침(Hairpin probe), 컷오프 탐침(cutoff probe), 임피던스 탐침(Impedance probe) 등과 같이 마이크로웨이브를 이용하여 다양한 형태의 진단 장치들이 개발되었다. 본 발표에서는 마이크로웨이브를 이용한 다양한 형태의 진단 장치들을 소개하고 각각이 가지는 장단점을 정리하여 각 진단장치들이 측정이 적합한 영역을 소개할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.440-440
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• 2010

$SF_6$ 기체 및 Ar/$SF_6$ 혼합 기체 방전은 실제 반도체 및 디스플레이 공정에서 널리 쓰이고 있지만, 측정상의 어려움으로 인하여 정량적인 데이터 및 기본 연구가 부족한 실정이다. 본 연구는 유도 결합 Ar/$SF_6$ 혼합 기체 플라즈마에서 다양한 압력과 혼합 가스 비율에 따른 전자 에너지 분포 측정을 통한 플라즈마 변수 연구에 관한 내용이다. 낮은 가스 압력에서 $SF_6$ 기체의 혼합 비율이 증가함에 따라서 상대적으로 적은 전자 밀도 감소와 전자 온도의 증가가 보였다. 하지만, 높은 가스 압력에서 $SF_6$ 기체의 혼합 비율이 증가함에 따라 상당한 전자 밀도 감소와 급격한 전자 온도 증가 (~ 9 eV)가 관찰되었다. 이러한 전자 온도와 전자 밀도의 극적인 변화는 $SF_6$ 기체 증가에 의한 전자-중성종 충돌과 음이온 생성으로 인한 것으로 여겨지며, 유체 모델 및 전자 가열 모드를 고려하여 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.273-273
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• 2012

컷오프 진단법은 두 개의 탐침 형태로 제작된 마이크로 웨이브 진단법으로, 간단한 수식을 통해 전자밀도, 전자온도 등을 측정할 수 있다. 컷오프 탐침은 방사 안테나, 측정 안테나와 네트워크 분석기로 구성되어 있다. 네트워크 분석기는 두 안테나 사이의 플라즈마 투과 스펙트럼을 만드는데 쓰이며, 스펙트럼 분석을 통해 플라즈마 변수들을 측정할 수 있다. 이 진단법은 장치나 분석방법이 매우 간단한 장점을 지니며, 약 1 mW 정도의 적은 파워를 사용하여 플라즈마 상태를 거의 변화시키지 않는 측정이 가능하다. 또한 CF4와 같은 공정 가스를 이용한 플라즈마에서도 사용이 가능하다. 그러나 컷오프 진단법을 사용한 측정은 다른 종류의 진단법과 마찬가지로, 약 1초 정도의 긴 시간을 필요로 하는 단점이 있어, 펄스 플라즈마나 토카막과 같이 빠르게 변하는 플라즈마를 측정하기에는 무리가 있다. 최근에 개발된 푸리에 컷오프 탐침(Fourier Cutoff Probe, FCP)는 기존의 컷오프 탐침의 느린 시간분해능을 개선하기 위해 개발되었다. [1] 펄스 형태의 단일신호를 플라즈마를 투과하기 전후로 비교하면 투과 스펙트럼 및 플라즈마 변수들을 얻을 수 있으며, 기존 연구에서 구한 시간 분해능은 약 15 나노초였다. 이 값은 펄스 발생장치의 스펙에 따라 변하게 된다. 펄스폭이 짧을수록 시간분해능이 좋아지지만, 무한정 좋아질 수는 없다. 이 논문에서는 FCP 측정의 시간 분해능을 이론적으로 구하고, 시간 분해능의 이론적 한계를 구했다.

• Journal of IKEEE
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• v.20 no.1
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• pp.61-67
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• 2016

In this paper, a hardware design method is proposed for high speed high precision neutron radiation measurements. Our system is fabricated to use a high performance A/D Converter for digital data conversion of high precision and high speed analog signals. Using a neutron sensor, incident neutron radiation particles are detected; a precision microcurrent measurement module is also included: this module allows for more precise and rapid neutron radiation measurement design. The high speed high precision neutron measurement hardware system is composed of the neutron sensor, variable high voltage generator, microcurrent precision measurement component, embedded system, and display screen. The neutron sensor detects neutron radiation using high density polyethylene. The variable high voltage generator functions as a 0 ~ 2KV variable high voltage generator that is robust against heat and noise; this generator allows the neutron sensor to perform normally. The microcurrent precision measurement component employs a high performance A/D Converter to precisely and swiftly measure the high precision high speed microcurrent signal from the neutron sensor and to convert this analog signal into a digital one. The embedded system component performs multiple functions including neutron radiation measurement for high speed high precision neutron measurements, variable high voltage generator control, wired and wireless communications control, and data recording. Experiments using the proposed high speed high precision neutron measurement hardware shows that the hardware exhibits superior performance compared to that of conventional equipment with regard to measurement uncertainty, neutron measurement rate, accuracy, and neutron measurement range.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.131.1-131.1
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• 2015

플라즈마 진단법으로서 컷오프 탐침과 랑뮤어 탐침은 다양한 분야에서 많은 연구가 진행되었다. 하지만 고밀도 및 균일성 관점에서 많은 이점을 가지고 있는 자화유도결합플라즈마에서 컷오프 탐침의 적용 가능성에 대한 연구는 많이 부족하다. 본 연구에서는 두 가지 탐침법을 이용하여 전자밀도를 비교하고 각각의 특성을 분석하였다. 먼저 랑뮤어 탐침법을 이용하여 RF파워, 압력, 외부자기장에 따른 플라즈마 변수(전자밀도, 전자온도, 플라즈마 전위)를 측정하였다. 외부자기장을 인가하였을 때 전자구속으로 인하여 전 영역의 전자밀도는 증가하였지만 R방향의 전자밀도 분포는 균일하지 않았다. 반면 전자온도는 외부자기장을 인가하였을 때 챔버 중심에서 감소하였으며, 챔버 끝에서 전자온도는 증가하였다. 즉, R방향의 전자온도 분포는 U형태가 나타났다. 또한 컷오프 탐침으로 전자밀도를 측정한 결과 비교적 낮은 $10^{11}/cm^3$ 이하에서 정확한 컷오프 주파수를 확인하여 전자밀도를 구할 수 있었으며, 그 이상의 전자밀도를 갖는 경우 동축케이블의 손상 문제로 인하여 신뢰성 있는 결과를 얻기는 힘들다. 현재 이 문제를 해결하기 위한 연구가 지속적으로 진행 중이다.