• 한국진공학회지
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• 제2권1호
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• pp.85-91
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• 1993

본 연구에서는 광기록 매질 중 광유기효과가 큰 비정질 As40Se15S35Ge10박막의 증착각도변화에 따른 구조 및 광학적 구조 및 광학적 물질특성에 대해 고찰하였다. 준비된 bulk와 박막이 비정질상(Amorphous phase)임을 XRD 분석을 통해 확인하였다. 특히, 증착각도의 변화에 따른 비정질 As40Se15S35Ge10박막에서의 유리질 천이온도의 변화와 상분리 현상을 연구하였다. 유리질 천이온도의 확인은 DSC, DTA, TGA를 이용한 분석실험을 통해 수행하였다. 실험 결과 벌크의 유리질 천이 온도는 약 $238^{\circ}C$였고, 0。, 60。, 80。로 증착된 박막은 각각 $202^{\circ}C$, $229^{\circ}C$, $201^{\circ}C$였으며 80。로 증착된 박막의 경우 가장 낮은 값을 보였다. 또한 연속상과 분산상으로의 상 분리 현상은 편광현미경에 의한 광학구조분석과 SEM-EDS를 이용한 표면확인 및 성분분석으로 관찰하였다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.195-196
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• 2009

각도에 따른 배면 유기 발광 소자의 발광 패턴에 대해서 연구하였다. 소자 내에서 발광한 빛은 등방성으로 퍼져 나가고 굴절률이 n인 매질과 공기의 계면에서 굴절하게 된다. 소자 내에서 굴절되어 퍼져 나온 빛의 각도에 따른 빛의 세기를 측정하였다. 또한 배면 유기 발광 소자에서의 시야각을 $10^{\circ},\;20^{\circ},\;30^{\circ},\;40^{\circ},\;50^{\circ},\;6^{\circ}$로 변화시켜 각도에 따른 발광 패턴을 알 수 있었다. 소자 내에서 발광한 빛이 소자 밖으로 퍼져 나올 때의 발광 패턴을 편광판을 이용하여 $0^{\circ}$와 $90^{\circ}$로 변화시켜 실험하였다. 소자의 구조는 ITO(170nm)/TPD(40nm)/$Alq_3$(60nm)/LiF(0.5nm)/Al(100nm)으로 하고, 유기물층과 음전극은 $2{\times}10^{-5}$Torr에서 증착하였다. 유기물의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 전극의 증착 조건은 $2{\times}10^{-5}$torr의 진공도에서 $1.5{\sim}2.0{\AA}/s$ 속도로 열 증착하였다. 발광 면적은 $3mm{\times}5mm$이다. 소자의 각도에 따른 발광 스펙트럼 측정은 USB-2000을 사용하였다. 소자 밖으로 나오는 편광되어진 빛을 측정하기 위하여 편광판을 사용하여 측정하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2011

$SiO_2$는 유전체 물질로서 고온에 강하고 열 변화에 민감하지 않으며 자외선을 잘 투과시키는 특성 때문에 각종 광전자 소자에 많이 응용되고 있다. 최근에는 classical thermal oxidation 방식을 이용하여 태양전지의 효율을 증가하기 위한 표면 보호막, 유기발광다이오드의 보호막 및 barrier로 적용되고 있다. $SiO_2$ 박막의 경우 RF-DC sputtering, thermal evaporation, plasma enhanced chemical vapor deposition, E-beam evaporation 등의 다양한 방법을 통하여 제작되고 있다. 이들 중 E-beam evaporation 법은 높은 증착속도, 증착방향성, 낮은 불순물농도 등 많은 장점을 가지고 $SiO_2$ 박막 증착이 가증하다. 따라서 본 연구에서는 Si 기판위에 $SiO_2$를 증착각도를 0$^{\circ}$, 25$^{\circ}$, 50$^{\circ}$, 70$^{\circ}$로 변화시켜 증착하였고, 증착속도, 빔 세기, 기판 회전속도 등을 변화시켰다. 또한, 증착 각도에 따른 유전율 차이를 무반사 특성 향상에 응용하기 위해 다양한 layer 층을 순차적으로 성장시켰다. 제작된 $SiO_2$의 나노구조의 구조적, 광학적 특성은 field emission scanning microscopy, atomic force microscopy, UV-VIS-NIS spectrophotometer를 이용하여 분석되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.496-496
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• 2012

Sputtering은 박막의 품질(부착력, 밀도, 균일도등)이 우수하고 대면적 증착이 용이하여 반도체, 디스플레이, MEMS기술등과 같은 첨단산업에서 널리 이용되고 있는 증착방법이다. 일반적인 평판형 스퍼터건은 전계와 자계가 직교하는 Target의 일부영역에서만 스퍼터링 현상이 발생하게 되어 증착물질의 사용효율이 20~30% 정도로 좋지 못하고 스퍼터링 되지않는 부분에서는 재증착 현상에 의한 파티클 발생을 유발하여 Substrate에 손상을 입혀 박막의 질을 떨어뜨리게 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점들의 물리적 현상의 진단 및 최적화를 위해 Particle-In-Cell (PIC)시뮬레이션을 이용하여 그 특성들을 알아보았다. 인가전압, 압력, 증착물질과 기판사이의 거리를 변화시켜 자기장이 포함된 Paschen curve를 그렸다. 전기장만이 포함된 시스템에서의 Paschen curve는 이미 공식으로 알려져 있으며 마그네트론 스퍼터링의 시스템에서 Paschen curve와 비교하여 보다 낮은 압력에서 플라즈마가 형성할 수 있는 것을 확인하였다. 또한 Target에 충돌하는 아르곤이온의 양, 에너지 분포, 각도의 분포 등을 관찰하였는데, 대부분의 아르곤이온은 압력이 증가할수록 에너지가 큰 경향성을 가지며 입사각도는 Target에 보다 수직으로 충돌하는 경향을 볼 수 있었다. 증착물질과 기판사이의 거리의 변화에 대해서는 이온 특성의 변화는 없었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.330-330
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• 2012

일반적으로 투명전극 재료로서 이용되는 Indium Tin Oxide (ITO)는 높은 전기전도도에도 불구하고, 가시광선 영역에서 높은 광학적 투과도를 지니고 있다. 즉, 비저항이 $10^{-3}{\Omega}/cm$ 보다 작으면서, 380 nm에서 780 nm사이의 가시광선 영역에서 80%이상의 투과도를 가지는 우수한 transparent conducting oxide 물질로 인식되고 있다. 또한 이 물질은 가시광선 영역에서의 굴절률이 대략 2정도이기 때문에, 다른 반도체재료와 진공사이의 계면에서 발생하는 반사를 줄여, 태양광전지나 LED 등에 이용될 수 있는 무반사 코팅재로 이용될 수 있다. 이러한 이유로 현재 각 분야에서 ITO에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 ITO에 대한 기초연구로서, 전자빔 증착법으로 박막을 증착시키는 동안 증착속도에 따른 박막의 물성변화를 조사하였다. 또한 수직으로 증착할 때와 Glancing Angle Deposition 방법을 이용하였을 때, 증착속도에 따른 박막의 물성변화를 비교 분석하고자 하였다. 여기서, 증착속도는 $1{\AA}/s$에서 $4{\AA}/s$ 범위로 변화를 주었고, 증착물질과 기판의 각도는 $0^{\circ}$, $15^{\circ}$, $45^{\circ}$, $75^{\circ}$로 하였다. 먼저 수직으로 증착할 때, 증착속도의 변화에 따른 반사도, 투과도 및 굴절률과 증착단면의 구조를 비교하고, 다음으로 기판에 각도를 주어 박막을 증착하였을 때의 증착속도에 따른 박막의 광학적 및 구조적 물성의 변화를 측정하였다.

• 한국진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.410-420
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• 2006

Epitaxial 성장에서 screening 및 steering 효과 등과 같은 증착과정 중 나타나는 dynamic effects를 kinetic Monte Carlo 시뮬레이션으로 고찰하였다. 증착원자와 토대 원자와의 상호 작용을 엄밀하게 고려하기 위해 이 시뮬레이션 프로그램에 molecular dynamics 시뮬레이션을 결합시켰다. 기울어진 각도로 증착 시킬 경우 표면의 형상은 1) 증착 각도가 기울어짐에 따라 거칠기가 증가한다는 것, 2) 비대칭적인 언덕의 형성된다는 것, 그리고 3) 언덕의 면방향에 따라 비대칭적인 기울기를 갖는다는 세가지 특징을 보았다. 증착 각도나 온도 의존성에 대한 시뮬레이션 결과는 기존의 실험 결과와 잘 일치하는 것을 확인하였다. 기울어진 각도로 증착했을 때 나타나는 이러한 결과는 steering과 screening 효과에 따른 초기 증착 밀도의 불균일에 기인함을 알 수 있었고, 여기서 steering 효과가 screening 효과 보다 주요한 역할을 하는 것을 보았다. 시뮬레이션 계산에서 확인된 새로운 결과는 기울기 선택 (slope selection)이 이루어졌어도 언덕의 각 면이 단일한 기울기로 형성되어 있지 않고 여러 종류의 facet가 섞인 형태이며, 따라서 기울기 선택이 바로 facet 선택을 의미하지는 않는다는 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.182-182
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• 2013

빗각 증착은 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$ 이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 빗각 증착으로 코팅층의 구조를 제어하기 위해서는 기판에 입사되는 코팅 물질의 증기가 일정한 각도를 유지해야한다. 공정 압력이 높아서 증기의 자유행로가 짧아지면 기판에 도달하는 코팅 물질이 일정한 각도를 유지하지 못하기 때문에 코팅층의 구조제어가 어렵고 일반적인 코팅 공정과 유사한 구조의 코팅층을 얻게 된다. 빗각 증착을 공정 압력이 비교적 낮은 전자빔 증착이나 열 기상증착 등의 코팅 공정에서 실시하는 이유이다. 본 연구는 공정 압력이 ${\sim}10^{-3}$ torr로 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 실험에 사용된 물질은 알루미늄이었으며 빗각은 $0{\sim}90^{\circ}$를 사용하였다. 실험 결과 빗각의 크기가 $60^{\circ}$ 이하에서는 알루미늄 박막의 구조 변화를 관찰하지 못했으며 $45^{\circ}$와 같은 특정한 빗각에서 밀도가 높은 코팅층을 확인할 수 있었다. 이러한 높은 밀도를 갖는 알루미늄 박막은 강판의 부식을 방지하기 위한 보호막으로 적용이 가능할 것으로 판단되며 염수분무시험 결과 200시간 이상의 높은 적청 발생 시간을 보였다. $60^{\circ}$ 이상의 빗각으로 코팅된 알루미늄 박막에서 독립적으로 형성된 주상정을 관찰할 수 있었다. 빗각의 크기가 $90^{\circ}$로 스퍼터링 타겟과 기판을 수직하게 위치시켜도 알루미늄 박막이 코팅되는 것을 확인할 수 있었으며 일정한 각도를 가지는 주상정을 관찰할 수 있었다. 이러한 주상정의 알루미늄은 비교적 큰 표면적을 가지고 있기 때문에 가스 센서 등 다양한 응용분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 앞서 설명한 실험결과와 같이 스퍼터링과 같이 공정 압력이 비교적 높은 공정에서도 빗각 증착을 이용한 코팅층의 구조 제어가 가능하다는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.346.1-346.1
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• 2016

본 연구에서는 열처리(Thermal Dewetting Process)와 빗각 증착(Oblique angle deposition)을 이용하여 비주기 서브파장 구조물을 마이크로 렌즈 형태의 유리 기판 상부에 제작하였다. 먼저 $2{\times}2cm2$ 크기의 유리 기판에 기존 리소그래피 공정으로 원기둥 형태의 감광액을 형성한다. 이후 Hot-plate로 $180^{\circ}C$에서 90초간 열을 가해 지름이 $20{\mu}m$인 반구형태로 변형시킨 뒤 반응성이온식각 공정을 진행하여 마이크로 렌즈를 제작한다. 렌즈의 표면에 나방 눈 구조를 형성하기 위해 전자빔 증착으로 15nm의 은 박막을 쌓은 뒤 $500^{\circ}C$에서 1분간 열처리 공정을 진행하였다. 열이 가해졌을 때 은 박막은 표면자유에너지를 최소화하기 위해 나노 크기의 덩어리진 입자 형태로 변화한다. 여기서 형성되는 나노입자의 크기가 렌즈 표면 중심에서 가장자리로 갈수록 작아진다는 것을 주사전자현미경을 통해 확인하였다. 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기가 점점 작아진다는 것을 검증하기 위해 은 박막의 증착 각도를 $0^{\circ}$, $35^{\circ}$, $55^{\circ}$, $70^{\circ}$로 증착 후 열처리 공정을 진행하여 확인하였다. 비스듬하게 증착되어 형성된 박막은 다공형태로 낮은 밀도를 가지는데 이는 박막 두께 감소를 일으킨다. 따라서 증착 각도가 증가할수록 열처리 공정 후의 은 나노입자의 크기는 점점 작아진다. 이후 은 나노입자를 마스크로 하여 다시 반응성이온식각 공정을 진행하였으며 식각 후 나머지 은 나노입자들은 HNO3용액에서 1분간 처리하여 제거하였다. 제작된 구조물의 평균 직경과 크기는 각각 ~220nm 및 ~250nm인 것으로 확인하였다. 위와 같은 공정을 통해 다양한 크기를 가진 비주기 서브파장 구조물을 제작할 수 있다. 구조물의 주기가 파장 길이보다 짧을 경우 분산이 최소화되며 넓은 파장 대역에서 무반사 효과를 얻을 수 있다. 이 공정은 마스크를 통한 리소그래피의 한계를 극복할 수 있으며 여러 곡면형 표면에 적용가능한 장점이 있다. 또한 프리즘, 렌즈, 광섬유와 같은 광소자의 광투과율을 향상시키는데 이용될 수 있다.

• 한국자기학회지
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• 제18권5호
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• pp.180-184
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• 2008

이온빔 증착법으로 제작한 코닝유리(Corning glass)/Ta(5 nm)/NiFe(7 nm)/FeMn(25 nm)/Ta(5 nm) 다층박막 구조에서 반강자성체 FeMn층 증착시 인가한 일축 이방성 자기장 방향에 따른 강자성체 NiFe층의 자화 스핀배열 의존성을 조사하였다. NiFe층과 FeMn 층 증착시 인가한 자기장 방향을 달리한 각도는 각각 $0^{\circ},\;45^{\circ},\;90^{\circ}$였다. 용이축 MR(magnetoresistaice) 곡선으로부터 얻은 교환결합세기(Hex)는 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 40 Oe로, $90^{\circ}$일 때는 거의 0 Oe로 감소하였다. 반면에 곤란축 MR 곡선으로부터 얻은 $H_{ex}$ 값은 증착 자기장 각도가 $45^{\circ}$일 때 35 Oe로, 90o일 때는 79 Oe로 증가하였다. 강자성체 층의 용이축과 반강자성체 층의 일축 이방성 방향이 $90^{\circ}$ 차이가 나는 계면에서도 FeMn층이 NiFe층의 자기모멘트 스핀방향을 회전시켜 교환결합 이방성 효과가 발생함을 알 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.225-225
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• 2014

일반적인 Cosine law를 이용한 증착 두께의 분포에 대한 계산은 적분의 형태로 이루어져있다. LCD 8G 급의 경우 마그네트론 스퍼터링 타겟의 크기가 깊이 3 m, 폭 25 cm정도인데 대략 6~8개를 설치하여 공정 시간을 줄이고 있다. 이 때 한 쪽 방향으로 이동하는 기판이 타겟 표면과 이루는 각도는 아주 작은 각에서 수직으로 다시 음의 각도로 변화한다. 이 때 발생하는 박막의 미세 조직 변화는 박막 특성에 많은 영향을 준다. 이에 대한 연구를 위한 1단계로 타겟 표면과 기판 표면을 모두 미소 면적소로 구분하고 각각의 면적소 간에 이루어지는 증착 원자의 비행을 충돌이 없다는 가정하에 direct flux 알고리즘으로 처리하였다. 이 때 소요되는 계산 시간은 매우 길어서 single core CPU에서 serial job으로 처리하는 경우 여러 시간이 소요된다. 이에 대한 대안으로 OpenMP를 이용한 작업의 병렬화를 시도하였다. 4 core machine에서 최대 96%의 병렬 효율을 달성하였다.