• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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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.

• The Journal of the Institute of Internet, Broadcasting and Communication
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• v.21 no.5
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• pp.19-26
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• 2021

This report proposes a waveguide spatial combiner with high power low loss. The proposed spatial combiner implements high power by combining from the center of each port through a waveguide. In particular, we implement low loss using TE01 mode, which has the lowest transmission track loss among modes of circular waveguide, and miniaturization is achieved by applying a new mode conversion method. IIn addition, it was confirmed that it was suitable for high output by calculating the insulation breakdown voltage of the new mode conversion structure through E-field analysis. The final 8-way waveguide spatial combiner was designed and manufactured, and the insertion loss was less than 0.4dB and the combining efficiency was 97% or more, confirming that the electrical performance was very good compared to the planar combining method.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.29 no.2
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• pp.73-78
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• 2019

Lead free $(Ba_{0.7}Ca_{0.3})TiO_3$ thick films with nano-sized grains are prepared using an aerosol deposition (AD) method at room temperature. The crystallinity of the AD thick films is enhanced by a post annealing process. Contrary to the sharp phase transition of bulk ceramics that has been reported, AD films show broad phase transition behaviors due to the nano-sized grains. The polarization-electric hysteresis loop of annealed AD film shows ferroelectric behaviors. With an increase in annealing temperature, the saturation polarization increases because of an increase in crystallinity. However, the remnant polarization and cohesive field are not affected by the annealing temperature. BCT AD thick films annealed at $700^{\circ}C/2h$ have an energy density of $1.84J/cm^3$ and a charge-discharge efficiency of 69.9 %, which is much higher than those of bulk ceramic with the same composition. The higher energy storage properties are likely due to the increase in the breakdown field from a large number of grain boundaries of nano-sized grains.

• Journal of IKEEE
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• v.26 no.1
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• pp.50-55
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• 2022

SiC is a power semiconductor with a wide bandgap, high insulation failure strength, and thermal conductivity, but many deep-level defects. Defects that appear in SiC can be divided into two categories, defects that appear in physical properties and interface traps that appear at interfaces. In this paper, Z_1/2 trap concentration 0 ~ 9×10¹⁴ cm^-3 reported at room temperature (300 K) is applied to SiC substrates and epi layer to investigate turn-on characteristics. As the trap concentration increased, the current density, Shockley-read-Hall (SRH), and Auger recombination decreased, and Ron increased by about 550% from 0.004 to 0.022 mohm.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• v.38 no.1
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• pp.48-55
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• 2014

These Xenon flashlamp power supply for Ultra Violet has converter with high voltage conversion ratio. General model is composed of transformer with high voltage conversion ratio and voltage doubler rectifier circuit. Purpose of power supply leads dielectric breakdown of Xenon flashlamp and passes current rapidly. When passing current, it has to limit current to avoid over-heat, damage of electrode and acceleration of gas oxidation which are cause of performance degradation of lamps. Generally, inductors and resistors, which are called as "Ballast," are used to limit currents. Generally, Transformer has high turn ratio to make high voltages. But we can get high voltages using the transformer with low turn ratio which is driven with self resonance. Also, an advantage of self resonance is to make a circuit simply through impedance of transformer in resonance frequency which filters output voltage. As using an unique impedance of transformer, the circuit does not need other impedance elements like the ballast. So the power supply assures high efficiency of the arc discharge.

• Journal of the Korean Crystal Growth and Crystal Technology
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• v.4 no.4
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• pp.378-387
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• 1994

To improve the properties of $PbTiO_3$ thin films successfully grown by thermal diffusion of 3 component layers of $Ti0_2/Pb/TiO_2(900{\AA}/900{\AA}/900{\AA})$ in preceding research, 3, 5, 7, 9, and 11 multilayer structures $(TiO_2/Pb/.../Tio_2)$ with thinner component layer of $200~300 {\AA}$ thick were deposited on Si substrate by RF sputtering, which were followed by RTA to form $PbTiO_3$ thin films. As a result, $PbTiO_3$ single phase was formed above $500^{\circ}C$. When the thickness of component layer reduced and the number of component layers increased, suppression of Pb-silicate and voids formation resulted in relatively sharp interfaces and the film composition became more homogeneous. Relative dielectric constants in MIM structure were independent of the annealing condition, but they increased with increasing thickness of the $PbTiO_3$ thin films. The maximum breakdown field in MIS structure reached 150kV/cm.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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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.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.2 no.2
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• pp.188-198
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• 1993

We have developed a technique for growing thin oxides (6~10 nm) by the Last step TCA method. N-channel metal-oxide-semiconductor (n-MOS) capacitor and n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor's (MOSFET's) having a gate oxide with chlorine incorporated $SiO_2/Si$ interface have been analyzed by electrical measurements and physical methods, such as secondary ion mass spectrometry (SIMS) and electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA). The gate oxide grown with the Last strp TCA method has good characteristics as follows: the electron mobility of the MOSFET's with the Last step TCA method was increased by about 7% and the defect density at the $SiO_2/Si$ interface decreases slightly compared with that with No TCA method. In reliability estimation, the breakdown field was 18 MV/cm, 0.6 MV/cm higher than that of the gate oxide with No TCA method, and the lifetime estimated by TDDB measurement was longer than 20 years. The device lifetime estimated from hot-carrier reliability was proven to be enhanced. As the results, the gate oxide having a $SiO_2/Si$ interface incorporated with chlorine has good characteristics. Our new technique of Last step TCA method may be used to improve the endurance and retention of MOSFET's and to alleviate the degradation of thin oxides in short-channel MOS devices.

• Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association
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• v.19 no.2
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• pp.121-141
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• 2017

The thermal analysis of an underground power conduit for electrical cables is essential to determine their current capacity with an increasing number of demands for high-voltage underground cables. The temperature rises around a buried cable, caused by excessive heat dissipation, may increase considerably the thermal resistance of the cables, leading to the danger of "thermal runaway" or damaging to insulators. It is a key design factor to develop the mechanism on thermal behavior of backfilling materials for underground power conduits. With a full-scale field test, a numerical model was developed to estimate the temperature change as well as the thermal resistance existing between an underground power conduit and backfill materials. In comparison with the field test, the numerical model for analyzing thermal behavior depending on density, moisture content and soil constituents is verified by the one-year-long field measurement.