• Journal of Adhesion and Interface
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• v.21 no.3
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• pp.107-112
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• 2020

Recently, the atomically thin transition-metal dichalcogenide (TMD) semiconductors have attracted much attention owing to their remarkable properties such as tunable bandgap with high carrier mobility, flexibility, transparency, etc. However, because these TMD materials have a significant drawback that they are easily degraded in an ambient environment, various attempts have been made to improve chemical stability. In this research article, I report a method to improve the air stability of WSe₂ one of the TMD materials via surface passivation with an h-BN insulator, and its application to field-effect transistors (FETs). With a modified hot pick-up transfer technique, a vertical heterostructure of h-BN/WSe₂ was successfully made, and then the structure was used to fabricate the top-gate bottom-contact FETs. The fabricated WSe₂-based FET exhibited not only excellent air stability, but also high hole mobility of 150 ㎠/Vs at room temperature, on/off current ratios up to 3×10⁶, and 192 mV/decade of subthreshold swing.

• Korean Journal of Optics and Photonics
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• v.28 no.2
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• pp.59-67
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• 2017

This paper proposes an asymmetric split-loop resonator with an outer square loop (ASLR-OSL), which can actively control terahertz wave transmission properties while maintaining a high-Q-factor of the asymmetric split-loop resonator (ASLR). An added outer square loop is designed to play the roles of both a metamaterial and a micro-heater, which can control the temperature through a directly applied bias voltage. A vanadium dioxide ($VO_2$) thin film, which exhibits an insulator-metal phase transition with temperature change, is used to control the transmission properties. The proposed ASLR-OSL shows transmission properties similar to those of the ASLR, and they can be successfully controlled by directly applying bias voltage to the outer square loop. Based on these results, an electrically controllable terahertz high-Q metamaterial could be achieved simply by adding a square loop to the outside of a well-known high-Q metamaterial.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.114-114
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• 1999

Boron nitride (BN)는 매우 뛰어난 물리적, 화학적 성질을 가지고 있는 재료로 많은 연구가 진행되고 있다. hexagonal 형태의 hBN의 경우 큰 전기 저항과 열 전도도를 가지고 있고 열적 안정성을 가지고 있어 반도체 소자에서 절연층으로 쓰일 수 있다. 또한 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray와 가시광선을 투과시키기 때문에 X-ray lithography이 mask 기판으로 사용될 수 있다. Boron-carbon-nitrogen (BCN) 역시 뛰어난 기계적 성질과 투명성을 가지고 있어 보호 코팅이나 X-ray lithography에 이용될 수 있다. 또한 원자 조성이나 구성을 변화시켜 band gap을 조절할 수 있는 가능성을 가지고 있기 때문에 전기, 광소자의 재료로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 여러 합성 조건 변화에 따른 hBN 막의 합성 거동을 관찰하고, 카본 농도변화에 따른 BCN 막의 기계적 성질과 구조의 변화, 그리고 실리콘 첨가에 의한 물성 변화를 관찰하였다. BN박막은 실리콘 (100) 기판 위에 r.f. plasma assisted CVD를 이용하여 합성하였다. 합성 압력 0.015 torr, 원료 가스로 BCl3 1.5 sccm, NH3 6sccm을 Ar 15 sccm을 사용하여 기판 bias (-300~-700V)와 합성온도 (상온~50$0^{\circ}C$)를 변화시켜 BN막을 합성하였다. BCN 박막은 상온에서 기판 bias를 -700V로 고정시킨 후 CH4 공급량과 Ar 가스의 첨가 유무를 변화시켜 합성하였다. 또한 SiH4 가스를 이용하여 실리콘을 함유하는 Si-BCN 막을 합성하였다. 합성된 BN 막의 경우, 기판 bias와 합성 온도가 증가할수록 증착속도는 감소하는 경향을 보여 주었다. 기판 bias와 합성온도에 따른 구조 변화를 SEM과 Xray로 분석하였다. 상온에서 합성한 경우는 표면형상이 비정질 형태를 나타내었고, X-ray peak이 거의 관찰되지 않았다. 합성온도가 증가하게 되면 hBN (100) peak이 나타나게 되고 이것은 합성된 막이 turbostratic BN (tBN) 형태를 가지고 있다는 것을 나타낸다. 50$0^{\circ}C$의 합성 온도에서 기판 bias가 -300V에서 hBN (002) peak이 관찰되었고, -500, -700 V에서는 hBN (100) peak만이 관찰되었다. 따라서 고온에서의 큰 ion bombardment는 합성되는 막의 결정성을 저해하는 요소로 작용한다는 것을 확인 할 수 있었다. 합성된 BN 막은 ball on disk type의 tribometer를 이용하여 마모 거동을 관찰한 결과 대부분 1이상의 매우 큰 friction coefficient를 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10 GPa 정도 까지의 값을 나타내었고, nano-indenter로 측정한 BN 막의 hardness는 매우 soft한 막에서부터 10GPa 정도 까지의 값을 가지며 변하였다. 합성된 BCN, Si-BCN 막은 FT-IR, Raman, S-ray, TEM 분석을 통하여 그 구조와 합성된 상에 관하여 분석하였다. FT-IR 분석을 통해 B-N 결합과 C-N 결합을 확인할 수 있었고, Raman 분석을 통하여 DLC의 특성을 분석하였다. 마모 거동에서는 BCN 막의 경우 0.6~0.8 정도의 friction coefficient를 나타내었고 Si-BCN 막은 0.3이하의 낮은 friction coefficient를 나타내었다. Hardness는 carbon의 함유량과 Ar 가스의 첨가 유무에 따라 각각을 측정하였고 이것은 BN 막 보다 향상된 값을 나타내었다.

• 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.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.13 no.3 s.40
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• pp.1-8
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• 2006

Higher density integration and adoption of new materials in advanced electronic package systems result in severe electrochemical reliability issues in microelectronic packaging due to higher electric field under high temperature and humidity conditions. Under these harsh conditions, metal interconnects respond to applied voltages by electrochemical ionization and conductive filament formation, which leads to short-circuit failure of the electronic package. In this work, in-situ water drop test and evaluation of corrosion characteristics for SnPb solder alloys in D.I. water and NaCl solutions were carried out to understand the fundamental electrochemical migration characteristics and to correlate each other. It was revealed that electrochemical migration behavior of SnPb solder alloys was closely related to the corrosion characteristics, and Pb was primarily ionized in both D.I. water and $Cl^{-}$ solutions. The quality of passive film formed at film surface seems to be critical not only for corrosion resistance but also for ECM resistance of solder alloys.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.17 no.3
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• pp.79-84
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• 2010

Formation of TSV (Through-Si-Via) with an Au seed layer and Cu filling to the via, simplification of bumping process for three dimensional stacking of Si dice were investigated. In order to produce the via holes, the Si wafer was etched by a DRIE (Deep Reactive Ion Etching) process using $SF_6$ and $C_4F_8$ plasmas alternately. The vias were 40 ${\mu}m$ in diameter, 80 ${\mu}m$ in depth, and were produced by etching for 1.92 ks. On the via side wall, a dielectric layer of $SiO_2$ was formed by thermal oxidation, and an adhesion layer of Ti, and a seed layer of Au were applied by sputtering. Electroplating with pulsed DC was applied to fill the via holes with Cu. The plating condition was at a forward pulse current density of 1000 mA/$dm^2$ for 5 s and a reverse pulse current density of 190 mA/$dm^2$ for 25 s. By using these parameters, sound Cu filling was obtained in the vias with a total plating time of 57.6 ks. Sn bumping was performed on the Cu plugs without lithography process. The bumps were produced on the Si die successfully by the simplified process without serious defect.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.38 no.10
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• pp.671-677
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• 2001

A RuO$_2$ Schottky photo-detector was designed and fabricated with GaN layers on the sapphire substrate. For good absorption of UV light, an epitaxial structure with undoped GaN(0.5 ${\mu}{\textrm}{m}$)/n￣-GaN(0.1${\mu}{\textrm}{m}$)/n＋-GaN(1.5${\mu}{\textrm}{m}$) was grown by MOCVD. The structure had the carrier concentrations of 3.8$\times$10$^{18}$ cm￣$^3$, the mobility of 283$\textrm{cm}^2$/V.s. After ECR etching process for mesa structure with the diameter of about 500${\mu}{\textrm}{m}$, Al ohmic contact was formed on GaN layer. After proper passivation between the contacts with Si$_3$/N$_4$, was formed on undoped GaN layer. The fabricated Schottky diode had a specific contact resistance of 1.15$\times$10$^{-5}$ ［$\Omega$.$\textrm{cm}^2$］. It has a low leakage current of 305 pA at -5 V, which was attributed by stable characteristics of RuO$_2$ Schottky contact. In optical measurement, it showed the high UV to visible extinction ratio of 10$^{5}$ and very high responsivity of 0.23 A/W at the wavelength of 365nm.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.44 no.5
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• pp.8-14
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• 2007

In this paper, $HfO_2$/Hf stacked film has been applied as the gate dielectric in MOS devices. The $HfO_2$ thin film was deposited on p-type (100) silicon wafers by atomic layer deposition (ALD) using TEMAHf and $O_3$ as precursors. Prior to the deposition of the $HfO_2$ film, a thin Hf metal layer was deposited as an intermediate layer. Round-type MOS capacitors have been fabricated on Si substrates with 2000${\AA}$-thick Al or Pt top electrode. The prepared film showed the stoichiometric components. At the $HfO_2$/Si interface, both Hf-Si and Hf-Si-O bonds were observed, instead of Si-O bond. The sandwiched Hf metal layer suppressed the growing of $SiO_x$ layer so that $HfSi_xO_y$ layer was achieved. It seems that the intermediate Hf metal layer has a benefit for the enhancement of electric characteristics of gate dielectric in $HfO_2$/Si structure.

• Journal of the Korean Geotechnical Society
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• v.21 no.6
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• pp.41-52
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• 2005

Because the allowable current loading of buried electrical transmission cables is frequently limited by the maximum permissible temperature of the cable or of the surrounding ground, there is a need fur cable backfill materials that can maintain a low thermal resistivity even while subjected to high temperatures for prolonged periods. Temperatures greater than $50^{\circ}C\;to\;60^{\circ}C$ may lead to breakdown of cable insulation and thermal runaway if the surrounding backfill material is unable to dissipate the heat as rapidly as it is generated. This paper describes the results of studies aimed at the development of backfill material to reduce the thermal resistivity. A large number of different additive materials were tested to determine their applicability as a substitute material. Tests were carried out for Dongrim river sand, a relatively uniform sand of very high thermal resistivity, $50^{\circ}C-cm/watt\;at\;10\%$ water content, $260^{\circ}C-cnuwatt$ when dry, and Jinsan granite screenings, and D-2 (sand and granite screenings mixture), E-1 (rubble and granite screenings mixture), a well-graded materials with low thermal resistivity, about $35^{\circ}C-cm/watt$ when at 10 percent water content, $100^{\circ}C-cm/watt$ when dry. Based on this research, 3 types of backfill materials were suggested for improved materials with low thermal resistivity and the applicability was assessed through field tests.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.10 no.4
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• pp.659-666
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• 2006

Servo-motors are used as key components of automated system by performing precise motion control as accurate positioning and accurate speed regulation in response to the commands from computers and sensors. Especially, the linear brushless servo-motors have numerous advantages over the rotary servo motors which have connection with the friction induced transfer mechanism such as ball screws, timing belts, rack/pinion. This paper proposes an estimation method of unknown motor system parameters using the informations from the sinusoidal driving type linear brushless DC motor dynamics and outputs. The estimated parameters can be used to tune the controller gain and a disturbance observer. In order to meet this purpose high performance Digital Signal Processor, TMS320F240, designed originally for implementation of a Field Oriented Control(FOC) technology is adopted as a controller of the liner BLDC servo motor. Having A/D converters, PWM generators, rich I/O port internally, this servo motor application specific DSP play an important role in servo motor controller. This linear BLDC servo motor system also contains IPM(Intelligent Power Module) driver and hail sensor type current sensor module, photocoupler module for isolation of gate signals and fault signals.