• 대한전자공학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.64-69
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• 1984

Al-MIS(p-Si)태양전지의 최대 효율은 Al 박막을 0.6A/sec 이하의 속도로 증착시켜 80Å인 두께가 되었을 때임을 알았다. ZnS와 SiO로 AR coating을 했는데, 단층 피막일때는 각각 570Å과 690Å인 박막 두께에서 최대 Isc를 나타냈다. 이는 quarter-coating 조건인 n1d1=λ/4를 만족함을 알았다. 이중층 피막일 때는 한 층을 단층 피막때의 최적 두께를 유지하면서 다른 한 층을 조절했다. 이때의 최대 Isc는 단층피막일 때와 비슷한 값이었으나 넓은 범위의 두께에서 그 값이 그대로 유지되었다. 한편 dzns/ds10=1.9/2.3=570/690인 관계를 유지하면서 총 두께를 각각의 단층피막때의 최적 두께 합에 대해서 70∼90%로 얇게 했을 때 앞에서 논의한 어떤 경우보다도 20%이상의 더 높은 Isc를 얻을 수 있었다 따라서 높은 효율을 얻으면서 정밀한 두께 조절이 불필요한 새로운 AR coating방법을 얻었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.189-189
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• 1999

초미세 전자 소자에 대한 개발에 대한 요구는 최근 들어 원자 단위의 구조물 제작에 대한 연구로까지 나아 가게 하고 있다. 좋은 물리적 성장을 가지는 양자도선(quantum wire), quantum dot와 같은 nano 단위 구조물 제작에 대한 요구는 그 가능성의 하나로 , 기울어진 vicinal) 표면위에서의 박막 성장에 대한 연구로 이어지고 있다. 기울어진 표면은 한 원자층으로 된 많은 계단들을 가지고 있는 표면이고, 이러한 계단들의 존재는 박막 성장 시 흡착 원자가 계단 끝에 부착될 확률을 증가 시켜, stepflow 성장과 같은 준 층별 성장을 만들 가능성을 높여주며, sub-ML증착에 대해서 원자가 계단면을 따라 길게 늘어선 양자도선과 같은 성장이 가능한 표면이라는 점에서 관심을 갖게 한다. 그러나 최근의 연구들에 의하면 기울어진 표면 위에서의 성장도 Schwoebel 장벽과 같은 분산 장벽의 존재로 계단과 수직인 축 방향으로 거친 모양의 island가 형성되는 Bails-Zangwill 불안정성이 나타나는 것으로 보고되고 있고, 이것은 준 층별 성장이나 양자 도선과 같은 성장을 방해하는 것으로 알려져 있다. 이러한 불안정성을 해결할 가능성으로 최근 들어 한 계단의 높이가 큰 step bunching 이 생겨난 표면위에서의 성장이 제기 되고 있으나, 아직 확인되지 않았다. 본 연구는 이러한 기울어진 표면 위에서 박막을 성장 할 때 층흐름(step flow) 성장이 가능한 역학적 동역학적 조건을 구하고자 하며, 방법으로는 KMC 시뮬레이션을 이용한다. 단원자로 구성된 계단이 있는 기울어진 표면 위에서의 homoepitaxy의 경우, 성장 양식은 계단과 계단 사이의 테라스 간격에 크게 의존한다. 테라스 간격이 좁을수록 성장은 보다 층흐름 성장에 근접한다. 그러나 다층으로 성장시킨 시뮬레이션의 결과는 일반적인 장벽 조건 아래에서는 계단의 방향과 수직인 방향으로 평평한 면에서와 동일한 크기를 가지는 island가 성장하는 것을 볼 수 있고, 이 것은 Bails-Zangwill 불안정성이다. 그러나 계단 사이의 테라스 간격이 매우 좁은 경우 5-6ML 성장 이하에서는 층흐름 성장과 동일한 성장이 이루어지나 계단을 따라서 미소한 크기의 거칠기가 나타난다. 동일한 기울어진 경사면에 대해서는 분산속도가 좋을수록 보다 계단 면을 따라 보다 큰 크기의 island가 나타난다. 분산 장벽과 같이 동역학적인 요소만으로는 완벽한 층흐름 성장은 높은 온도, 극히 낮은 분산 장벽이라는 조건 이외에는 얻기 어렵다. 그리고 층흐름 성장의 가능성으로 제시된 step bunching 일 일어난 다층 높이의 계단을 가진 면도 다층의 수만큼 계단수를 늘려주는 것과 동일한 결과가 나타나며, 이 경우도 층흐름 성장에는 근접하지만 완전한 형태의 성장은 얻기는 역시 어렵다. 따라서 원자단위의 도선이나 층흐름 성장은 계단과 계단 사이의 인력 또는 척력과 같은 역학적인 요소를 고려할 때 만이 가능할 것으로 보인다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.156-156
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• 1999

자성박막에 존재하는 자기구역의 형상 및 동력학은, 자성박막의 학문적 연구와 응용기술 개발의 핵심을 제공하는 매우 중요한 분야의 하나로서, 최근 크게 관심이 고조되고 있다. 본 연구에서는 차세대 광자기 재질로 각광받고 있는 Co/Pd 다층박막에서의 자기구역 형상 및 자기구역 동력학을 연구하였다. 전자빔 진공증착 시스템을 사용하여, Co 층의 두께와 Pd층의 두께, 그리고 전체 층수가 변화하는 일련의 Co/Pd 다층박막 시료를 제작하였다. 제작된 모든 시료가 명목두께에 대하여 4%의 정밀도로 제작되었음을 확인하였고, 제작된 시료의 자기 및 광자기 성질은 자기이력곡선 등을 측정하였다. 또한 고성능 광자기 Kerr 현미경 시스템을 이용하여 자성박막에 존재하는 자기구역의 형상 및 자기구역 동력학을 관찰하였다. 이 장비는 1,000배의 배율에서 0.3$\mu\textrm{m}$의 공간분해능을 가지며 실시간 자기구역 영상을 CCD 카메라를 통해 컴퓨터에 저장함으로써, 자지구역 거동현상을 관찰할 수 있다. 자성다층박막에 존재하는 자기구역의 형상을 이론적으로 예측하기 위하여, 다층박막 구조에서의 정자기 에너지를 일반적으로 계산할 수 있는 이론을 유도하였다. 이 이론을 통해 다층박막의 자성층의 두께가 두꺼워짐에 따라, 자기구역의 형상이 단일 자기구역 형상에서 줄무늬 자기구역 형상으로 천이함을 예측할 수 있었고, 이러한 지구구역 천이현상을 Co-Pd 다층박막의 자화역전현상을 연구하였고, 새로운 자구동력학 정량분석기술을 개발하여 Co/Pd 다층박막에 적용함으로써 자화역전의 자구벽 이동속도와 핵형성 확률을 각각 정량적으로 구하였다. 이러한 관찰 및 분석기술을 통하여, Co/Pd 다층박막의 층구조에 따라 대조적인 자화역전현상이 존재함을 관찰하였다. 이러한 대조적인 자화역전현상을 결정짓는 요인을 연구하기 위해서 나노자성학이온을 이용한 자화역전현상을 결정짓는 요인을 연구하기 위해서 나노자성학이온을 이용한 자화역전모델을 개발하였으며, 이를 통하여 자성박막의 거시적 자기성질에 의해 이러한 대조적인 자화역전모델을 개발하였으며, 이를 통하여 자성박막의 거시적 자기성지에 의해 이러한 대조적인 자화역전현상이 결정될 수 있음을 설명하였다. 또한, 미시적 자기이력곡선 측정을 통하여 자성박막구조에 따른 국소적인 구조불균일성을 관찰하였고, 이러한 구조불균일성 또한 대조적인 자화역전현상을 결정하는 큰 요인임을 논의하였다.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제10권2호
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• pp.61-67
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• 2003

고집적 플립 칩 기술을 위한 $50{\mu}m$ 직경의 극미세 58Bi-42Sn 솔더 범프와 Au/Ni/Ti UBM의 계면 반응에 따른 금속간 화합물을 분석하였다. 증발증착법과 lift-off 방법으로 극미세 Bi-Sn 솔더 범프를 형성하고 급속열처리 장비를 이용하여 리플로 공정을 실시하였다. 리플로 공정에서의 냉각속도를 변화시키면서 제작한 솔더 범프의 표면과 단면을 주사전자현미경으로 관찰하였다 $Au(0.1{\mu}m)$/Ni/Ti UBM 위의 극미세 58Bi-42Sn 솔더 범프의 표면과 내부에서 facet 특성을 갖는 다각형의 금속간 화합물들이 다수 관찰되었다. 주사전자현미경의 EDS 분석과 X-선 회절분석으로 확인한 결과 이 금속간 화합물은 $(Au_xBi_yNi_{1-x-y})Sn_2$상임을 확인하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2010년도 춘계학술발표대회
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• pp.29.2-29.2
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• 2010

최근 박막형 LED 및 박막형 태양전지등의 기존 마이크로 소자들의 효율향상을 위한 개선으로 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 관심을 받고 있다. 이는 가능성으로만 여겨져왔던 나노기술이 기존 박막형 소자에서 포화된 효율상향 접근방식의 한계에 따른 것으로 생각되며, 나아가 나노기술로 제작된 나노소자가 우리 생활을 채우게 될 날이 얼마남지 않은 것을 의미한다. 특히, 디스플레이 소자에서의 나노기술은 더욱 더 중요시 되고 있다. 그로 인해 투명성과 우수한 광전기적 특성을 지닌 산화물 반도체와 그 나노구조 대한 관심이 날로 높아지고 있으며, 그 가운데 산화아연계(ZnO, MgZnO등) 나노구조를 이용한 나노소자 제작이 많이 연구되고 있다. 산화아연은 c축으로 우선 배향성을 가지는 우르짜이트 구조로써, 나노선 성장이 다른 산화물에 비해 용이하고 그 물리적, 화학적 특성이 안정 우수하다. 이러한 산화아연 나노선 제작법 가운데, 유기금속화학기상증착법은 다른 성장법에 비해 결정학적 광학적 특성이 우수하고 성장속도가 빨라 고품질 나노선 성장에 용이한 장비로 각광받고 있다. 하지만 bottom-up 공정을 기반으로 한 나노소자제작에서 몇 가지 문제점을 가지고 있다. 1) 수직형 대면적 성장, 2) 나노선 밀도 조절의 어려움, 3) 기판과의 계면층에 자발적으로 생성되는 계면층의 제거, 4) 고온성장시 precursor의 증발 문제 등이 그것이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 산화아연 나노구조 성장 시, 마그네슘(Mg)을 도입하여, 각 원소의 조성 차이에 따라 기판 표면에 30nm 두께 미만의 상분리층(단결정+비정질층)을 자발적으로 형성시켰다. 성장이 진행됨에 따라, 아연이 rich한 단결정 층에서는 나노선이 선택적으로 성장하게 하였고, 마그네슘이 rich한 비정질 층에서는 성장이 이루어지지 않게 하였다. 따라서 산화아연이 증발되는 온도영역에서 10nm 이하 직경을 가지는 나노선을 자발적으로 계면층 없이 수직 성장하였다. 또한, 표면의 단결정, 비정질의 사이즈를 Mg 유량으로 적절히 조절한 결과, 산화아연계 나노월 구조성장이 가능하였다.

• 한국진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.331-340
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• 2010

초고주파 다중 중공 음극 방전을 이용한 플라즈마 화학 기상 증착 장치를 3차원 수치 모델링하였다. 기본적인 방전 특성을 파악하기 위하여 알곤 플라즈마를 40 MHz, 100 V, 133.3 Pa (1 Torr)의 조건에 대해서 계산하였다. 6 mm 직경의 홀을 20 mm 간격으로 배열하였고 전극 간격은 10 mm를 가정하였다. 피크 플라즈마 밀도는 홀의 하부 중앙에서 $5{\times}10^{11}#/cm^3$ 였으며 전자 온도는 접지 상태로 가정한 기판과 챔버 벽면 주위에서 가장 높았다. 준안정 상태에 의한 2단 이온화 속도는 전자 충돌에 의한 직접 이온화보다 10배 가량 높았다. 수소에 대한 계산에서는 이온화 이외의 다양한 에너지 소모 경로가 있어서 방전의 국재화가 잘 이루어지지 않았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.198-198
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• 2011

단분산 결정질 실리콘 나노입자 (<10 nm)는 양자점 효과로 인한 선택적 파장 흡수가 가능하므로 태양전지 분야에 응용 가능성이 크다. 특히 입경의 크기가 작아지면 부피대비 표면적이 넓어지기 때문에 태양빛 흡수 면적이 증가한다. 따라서 입자의 크기는 태양전지에서 효율을 결정하는 중요한 요소 중 하나이다. 이러한 이유에서 plasma arc synthesis, laser ablation, pyrolysis 그리고 PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) 등이 실리콘 나노입자를 합성하는데 연구되어 왔으며, 특히 PECVD는 입자 생성과 동시에 균일한 증착이 이루어질 수 있기 때문에 태양전지 제작 시 공정 효율을 높일 수 있다. PECVD를 이용한 나노입자 합성에서 입경을 제어하는데 중요한 전구물질은 Ar과 SiH4가스이다. Ar 가스는 ICP (Inductively Coupled Plasma) 챔버 내부에 가해준 전력을 통해 가속됨으로써 분해되어 Ar plasma가 생성된다. 이는 공급되는 SiH4가스를 분해시켜 핵생성을 유도하고, 그 주위로 성장시킴으로써 실리콘 나노입자가 합성된다. 이때 중요한 변수 중 하나는 핵생성과 입자성장시간의 조절을 통한 입경제어 이다. 또한 공급되는 가스의 유량은 입자가 생성될 때 필요한 화학적 구성비를 결정하므로 입경에 중요한 요소가 된다. 마지막으로 공정압력은 챔버내부의 plasma 구성 요소들의 평균 자유 행로를 결정하여 SiH4가 분해되어 입자가 생성되는 속도와 양을 제어한다. PECVD를 이용한 실리콘 나노입자 형성의 주요 변수는 RF pulse, 가스(Ar, SiH4, H2)의 유량, Plasma power, 공정압력 등이 있다. 본 연구에서는 RF (Radio Frequency) PECVD방법을 이용하여 실리콘 나노입자를 만드는데 필요한 여러 변수들을 제어함으로써 이에 따른 입경분포 차이를 연구하였다. 또한 SEM (Scanning Electron Microscopy)과 SMPS (Scanning Mobility Particle Sizer)를 이용하여 각 변수에 따라 생성된 나노입자의 입경과 농도를 분석하였다. 이 중 plasma power에 따른 입경분포 측정 결과 600W에서 합성된 실리콘 나노입자가 상당히 단분산 된 형태로 나타남을 확인할 수 있었고 향후 다른 변수의 제어, 특히 DC bias 전압과 열을 가함으로써 나노입자의 결정성을 확인하는 추가 연구를 통해 태양전지 제작에 응용 할 수 있을 것으로 예상된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.449-449
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• 2012

플라즈마 디스플레이 패널(PDP)은 가격 경쟁력이 뛰어나고 빠른 반응 속도를 기반으로 한 생생한 화질이 구현 가능한 장점에 힘입어 대형 평판 디스플레이 시장에서 주도적인 위치를 점하여 왔다. 이러한 특징을 갖고 있는 PDP는 최근 성장세를 보이고 있는 PID (Public Information Display) 시장에서도 그 효력을 발휘할 것으로 보인다. 따라서 기존의 HD급이나 Full HD급 미소 방전셀이 아닌 대면적 방전셀을 적용한 PDP 의 방전 특성에 대한 연구가 중요할 것으로 생각된다. 본 논문에서는 ITO 전극 간격 및 전극 폭, 격벽의 폭 및 높이 등 PDP 의 방전 특성에 영향을 미치는 요소들의 수치를 변화시켜 가며 대면적 방전셀을 적용한 PDP의 기본적인 방전 특성을 살펴보고자 하였다. 이를 바탕으로 대면적 방전셀 PDP에서 고효율을 달성하기 위해 필요한 인자의 설계 방향을 제시해보고자 하였다. 본 논문에서 연구된 PDP는 0.862.58 mm의 셀의 크기를 갖도록 설계하였다. 앞서 제시한 바와 같이 구조 변수의 최적화를 위하여 ITO 전극 간격은 80~1, 전극의 폭은 250~750로 다양하게 주어 상판을 제작하였고 격벽의 폭은 100~200, 높이는 150~300까지 다양한 크기를 가지는 하판을 제작하여 박막 증착, 합착, 가열 배기 등의 과정을 통하여 최종적으로 2인치 크기의 테스트 패널을 제작하여 각 패널별 전압 변화, 휘도, 효율 특성 등이 분석되었다. 실험 결과 격벽 폭 150, 높이는 300일 때 negative glow 방전이 안정적으로 형성될 수 있었음을 확인하였고 최적화된 격벽 수치를 기반으로 다양한 ITO 전극 간격 및 전극 폭을 적용한 패널의 방전 특성을 분석할 수 있었다. 이러한 일련의 실험 결과들을 기반으로 향후 대면적 방전셀의 방전 전압을 낮추고 발광 효율을 개선하는데에 있어서 3전극의 면방전 구조를 가지는 PDP 의 셀을 설계하는데에 있어서 올바른 방향을 마련할 수 있을 것이라 생각된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.380-380
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• 2012

유기물 나노 복합체는 고집적/저전력/플렉서블 특성을 가지는 초고효율 비휘발성 메모리 소자를 제작하는데 많은 이점을 가지고 있어, 차세대 비휘발성 메모리 소자에 사용되는 소재로 매우 각광받고 있다. 그 중, WORM 특성을 가지는 메모리 소자는 1회 쓰기 후 수많은 읽기가 가능하기 때문에, 그 효율성이 매우 뛰어나 이목을 끌고 있다. 유기물 나노 복합체 중에서, poly(3-hexylthiophene) (P3HT)는 화학적/전기적 안정성과 전하의 이동도 특성이 뛰어나기 때문에 전자 소자에 응용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 연구에서는 $P_3HT$ 고분자를 polymethylmethacrylate(PMMA) 고분자에 분산시킴으로써, 상태를 기억하는 저장 매체로 사용하였다. 본 연구의 소자를 제작하기 위하여 약 9 : 1 비율을 가지는 PMMA 와 $P_3HT$를 용매인 클로로벤젠에 녹여 용액을 준비하였다. Indium Tin Oxide (ITO)가 코팅된 glass를 화학적 처리를 통해 청결하게 만든 후, PMMA와 $P_3HT$가 용해되어 있는 용액을 스핀 코팅 방법으로 박막을 형성하였다. PMMA 속에 $P_3HT$가 분산되어 있는 활성층 위에 상부 전극으로 Al을 열 증착 방식을 통하여 형성하였다. 제작된 WORM 특성을 갖는 유기물 나노 복합체 플렉서블 소자의 메모리 효과에 대한 분석을 위하여, -5V에서 5V까지 전압을 인가하여 전류-전압 특성을 측정하였다. 초기 낮은 전도도 (OFF 상태, 10-10A에서 10-4A)를 유지하다가, 쓰기 전압을 1회 가해준 후부터는 높은 전도도 (ON 상태, 10-5A 에서 10-2A)를 유지하는 특성을 관측하였다. 또한 WORM 특성을 갖는 메모리 소자로써의 능력을 보여주기 위하여, 1회 쓰기 전압 후 읽기 전압인 1V를 인가하여 높은 전도도 상태에 대한 상태 유지 능력을 측정하였고, 전하 수송 메커니즘을 규명하기 위하여 피팅 모델을 통해 설명하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.479-479
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• 2012

유기발광소자는 낮은 구동전압, 저전력, 높은 명암비, 빠른 응답속도, 넓은 시야각 및 높은 박막의 특성을 가지고 있어서 차세대 평판 패널디스플레이 기술로 각광받고 있다. 하지만 청색 유기발광소자는 적색과 녹색 유기발광소자에 비해 낮은 신뢰성, 발광효율 및 색 순도의 문제점을 가지고 있어, 이를 개선하기 위한 연구가 다양하게 연구되고 있다. 청색 유기발광소자의 경우 발광층 내부로 주입되는 정공과 전자의 균형을 조절하기 위해 p-i-n 구조를 사용하거나 이리듐-유기물 합성물과 같은 인광물질의 적용하여 발광효율을 높이는 청색 유기발광소자에 대한 연구가 진행되고 있다. 하지만 정공 보조층과 청색 형광층의 도핑구조의 청색 유기발광소자에 대한 발광효율 증가 메커니즘에 관한 연구는 비교적 많이 이루어지지 않았다. 본 연구에서는 열 증착 방법을 이용하여 정공 보조층과 청색 형광층으로 구성된 이중 발광층을 사용한 청색유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘에 대해 연구하였다. 10%의 2,9-dimethyl-4,7-diphenyl-1,10-phenanthorlene (BCP)로 도핑된 2-methyl-9,10-bis(naphthalene-2-yl)anthracene (MADN)층을 발광층으로 사용한 유기발광소자, 5% MADN으로 도핑된 1, 3-bis(carbazol-9-yl)benzene (mCP) 층을 발광층으로 사용한 소자 및 10% BCP로 도핑 된 MADN 층과 5% MADN로 도핑 된 mCP층을 혼합하여 발광층으로 사용한 소자의 전류밀도-전압-발광 특성을 비교하여 청색 유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘을 분석하였다. 이중 발광층을 가지는 소자는 두 단일 발광층 중심부의 경계면에서 축적된 정공에 의해 발생한 쿨롱 인력으로 더 많은 전자들을 끌어들이게 되어 엑시톤 형성 및 빛 방출이 증가하였다. 이 실험의 결과는 MADN 형광물질을 가진 청색 유기발광소자의 발광효율 증가 메커니즘에 대한 이해를 높이는데 도움을 줄 수 있다.