• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.500-500
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• 2013

특정한 유기 물질에 전류를 인가했을 때 발광을 하는 특성을 이용한 Organic Light Emitting Diode (OLED)는 뛰어난 색재현성, 적은 전력소모, 간단한 제조공정, 넓은 시야각 등으로 인해 PDP, LCD, LED에 이은 차세대 디스플레이 소자로 많은 관심을 받고 있다. 하지만 OLED는 각기 다른 굴절률을 가지는 다층구조로 되어있어 실질적으로 소자 밖으로 나오는 빛은 원래 생성된 빛의 20% 정도 밖에 되지 않는다. 이러한 광 손실을 줄이기 위해 Photonic Crystal (PC)이나 마이크로 렌즈 어레이(MLA) 부착 등과 같이 특정한 크기를 갖는 주기적인 나노 구조물을 이용한 광추출 효율 상승 방법은 특정 파장의 빛에서만 효과가 있는 한계가 있었으며 고가의 공정과정을 거쳐야 했으므로 OLED 소자의 가격 향상에 일조하였다. 이의 해결을 위해 본 연구는 유리기판 위에 랜덤한 분포를 가지는 나노 구조물 제작 공정법을 제안한다. 먼저 유리기판 위에 스퍼터로 금속 박막을 입혀 이를 Rapid thermal annealing (RTA) 공정을 이용하여 랜덤한 분포의 Island를 가지는 마스크를 제작하였다. 그 후 플라즈마 식각을 이용하여 유리기판에 나노 구조물을 형성하였고 기판 위에 남아있는 마스크는 Ultrasonic cleaning을 이용하여 제거하였다. 제작된나노구조물은 200~300 nm의 높이와 약 200 nm 폭을 가지고 있다. 제작된 유리기판의 OLED 소자로의 적용가능성을 알아보기 위한 광학특성 조사결과는 300~900 nm의 파장영역에서 맨유리와 거의 비슷한 수직 투과율을 보이면서 최대 50%정도의 Diffusion 비율을 나타내고 있고 임계각(41도) 이상의각도에서 인가된 빛의 투과율에 대해서도 향상된 결과를 보여주고 있다. 제안된 공정의 전체과정 기존의 PC, MLA 등의 공정에 비해 난이도가 쉽고 저가로 진행이 가능하며 추후 OLED 소자에 적용될 시 대량생산에 적합한 후보로 보고 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.496-496
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• 2013

스마트윈도우는 디스플레이, 산업용 외장재 등 다양한 분야에 응용이 가능하며, 특히 전기변색을 이용한 디바이스는 나노코팅 기술을 통한 나노입자 및 나노가공제어 등 나노융합기술을 접목할 수 있다. 전기변색 디바이스는유리 또는 필름 기판소재를 통해 제작이 가능하며, 본 연구에서는 전기변색의 산화, 환원반응에 의해 재료의 광특성이 가역적으로 변화할 수 있는 물질을 증착하여 기존 라미네이터 및 Sol-Gel방식의 전해질보다 열화현상에의한 성능저하를 막아주는 박막전해질 코팅 연구이다. 전기변색 소자는 외부 인가 전압(external voltage)에 의해 유도된 전하의 주입(injection) 과 추출(extraction)을 통하여 그 광학적 특성(optical property)을 가역적으로(reversibly) 변 화시킬 수 있는 특징을 가지고 있다. 전기변색소재의 원리를 간략하게 설명하면 대표적인 환원착색 물질인 전기변색층(WO, MoO, Nb2O5 등)으로 Li+ 또는 H+과 전자가 주입되면 전기변색되고 방출 시는 투명하게 되며, 반대로산화착색 물질인(V2O5, NiO, IrO, MnO 등)으로 Li+ 또는 H+과 전자가 방출되면 변색되고 주입되면 투명하게 되는 것이다. 본 연구에서는 전자가 주입되는 환원착색물질인 WO와 함께 Ta2O5박막을 증착하여 광학적특성을 연구하고 박막의 두께 및 전압인가에따른 변색 및 응답속도를 연구하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.437-437
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• 2013

3족 질화물은 우수한 광학 특성과 특히 3족 물질의 조성비 조절로 넓은 대역의 밴드갭 엔지니어링으로 발광다이오드의 물질로 각광 받고 있다. 이와 더불어 발광다이오드의 광추출효율을 향상시키기 위해 다양한 연구들이 활발히 이루어지고 있다. 그 연구 중 하나로 나노, 마이크로 사이즈의 막대와 같은 일차원적 구조와 최근 ITO를 활용한 투명 전극을 대체하여 전도도가 100배 정도 높은 금속을 이용한 옆면 접촉 전극을 도입한 것이 최근 발표되었다. 그러나 옆면 접촉 전극을 형성하기 위해서는 기존의 약 100 nm 정도의 두께의 p-형질화갈륨층은 공정 마진 등에 어려움이 있다. 따라서 기존에 비해 두꺼운 p-형 질화갈륨층이 필요하다. 보통 상용화된 유기 금속화학 증착법을 이용한 p-형 질화갈륨층은 도핑 물질인 Mg의 낮은 활성화와 성장 분위기 중 수소로 인해 양질의 것을 얻기 어렵고 이를 위해 성장 후 추가적인 활성화가 필요하다. 따라서 두꺼워진 p-형 질화갈륨층에 대해서도 기존의 성장 조건과 활성화 조건의 적합 여부와 이에 대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 양질의 p-형 질화갈륨을 얻기 위하여 성장 조건 및 성장 후 급속 열처리 온도, 시간에 대한 최적화와 약 630 nm 두께의 p-형 갈륨질화층을 가지는 발광다이오드에 대해 급속 열처리 조건에 대한 특성 연구를 실시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.113-113
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• 1999

최근의 고품질 III-N 화합물 반도체 박막성장과 더불어 청색계열의 LED 및 LD의 성공적인 실현은 본 연구분야에 대한 새롭고 헌신적인 상업적, 학문적/ 기술적 투자환경을 유도해 나가고 있다. 특히, c-축 배향 단결정 사파이어를 기판재료로 사용하고 얇은 GaN buffer의 사용은 고온에서 그 위에 성장되는 성장박막의 특성을 크게 향상시키는 것으로 알려져 있다. 그러나 절연체를 기판으로 사용함에 따른 소자구조 및 제작공정의 복잡성과 기판과 GaN 박막사이의 큰 격자 부정합에 따른 결함센터 등은 소자의 전기, 광학적, 구조적 특성에 부정적인 영향을 미치고 있다. 이러한 문제점을 해결하고 양질의 박막을 성장하기 위한 GaN 혹은 그 대체 기판의 개발에 많은 연구투자가 이루어지고 있는 현실 속에서 Si을 기판으로 이용한 GaN 성장의 가능성이 조심스럽게 점쳐지고 있다. 현재까지의 연구결과를 참조할 때 대체로 복잡한 interlayer를 사용하여 박막성장이 일부 이루어졌으나 그 재현성이나 성장의 중요인자에 대한 해석은 아직 분명하게 밝혀져 있지 않다. 본 연구에서는 원자적 관점에서 Si의 표면에 일부 변화를 유도하고, MOCVD 방법으로 그 위에 성장되는 GaN 박막의 광학적 및 표면 morphology 등에 미치는 영향을 분석하여 핵심적인 성장인자를 추출하고자 시도하였다. 성장된 GaN/Si 박막의 물성은 SEM(AFM), PL, XRD, Auger depth profile 장비등을 이용하여 조사하였으며 사파이어 기판 위에 성장된 GaN 박막의 특성들과 비교 검토하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.331-331
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• 2014

3족 질화물에 기반한 발광다이오드는 비소화물이나 인화물에 비해 여러 가지 장점을 가져 각광받아왔다. 특히, (Al)GaN 에 기반한 자외선 영역 발광 다이오드는 자외선 경화, 소독 등의 여러 가지 응용 가능성을 가진다 [1]. 하지만, 심자외선 영역으로 갈수록 높은 접촉 저항과 투명전극에서의 광흡수에 의해 전류주입 효율과 광추출 효율이 감소하여 결국 외부양자 효율이 더욱 열화되는 특성을 보인다. 이는 넓은 밴드갭을 가지는 물질을 이용하여 p-(Al)GaN 층에서 오믹접촉을 이루어야만 해결이 가능하지만 아직까지 이러한 결과가 보고된 바 없다. 본 연구에서는, 우리는 넓은 밴드갭을 가지는 silicon dioxide (SiO2) 에 전기장을 인가하여 p-GaN, and p-AlGaN 층에 전도성 필라멘트를 형성하여 전기전도도를 부여하는 연구를 진행하였다. p-GaN 과 p-AlGaN 위에서 5 nm 두께의 SiO2는 schottky 한 특성과 280 nm의 파장대역에서 약 97%의 투과율을 보였다. 비록 schottky 장벽이 형성되었지만, 전기전도도가 크게 향상되었으며 심자외선 영역에서 매우 낮은 흡수율을 보였다. 이는 기존의 증착후 열처리를 거쳐 제조된 전극에 비하여 우수한 특성을 지니며 향후 심자외선 영역 발광다이오드의 p-(Al)GaN 층 위에 오믹접촉을 이룰수 있는 가능성을 제시한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.168.2-168.2
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• 2014

반사방지막 코팅(Anti-reflection coating)은 태양전지(Solar cell), 발광다이오드(LED) 등의 반사율을 낮추어 효율을 증대시키기 위하여 사용되고 있다. 본 실험에서는 유리 기판 위에 실리콘 타겟을 이용한 반응성 high power impulse magnetron sputtering (HIPIMS) 장비를 활용하여, 높은 공정 압력(High-pressure)에서 펄스폭(Pulse width)을 조절하여 $SiO_2$ 반사방지막 코팅층을 형성하였다. 또한, 기공이 더 많은 박막을 제작하기 위해 빗각증착(Oblique-angle deposition)을 적용하여 더 좋은 광학 특성을 갖는 반사방지막 코팅층을 형성하였다. UV-Vis spectrometer를 이용하여, 380~800 nm 파장에서 투과율(Transmittance)을 측정하여 비교, 분석하였다. Ellipsometer를 이용하여 $SiO_2$ 박막층의 굴절률(Refractive index)을 측정한 결과, 반사방지막 코팅층 내부 기공에 따라 다양한 굴절률을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 코팅층 내부 기공의 형상을 확인하기 위해 SEM(Secondary electron microscopy)을 활용하여 코팅층 단면(Cross section)을 측정하였다. 이를 활용하여 낮은 굴절률을 갖는 반사방지용 $SiO_2$ 코팅층을 형성하여 태양전지의 광 변환 효율을 상승 시킬 수 있고, 발광다이오드의 광 추출 효율을 증가시킬 있을 것으로 여겨진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.36-36
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• 2011

반도체 공정 신호는 주기 신호와 비주기 신호로 구분된다. 특정 패턴을 가지는 주기 신호는 해당 파라미터(parameter)에 대해서 패턴 매칭을 수행하여 관리하는 연구가 진행되고 있다. 반면 비주기 신호 데이터의 경우에는 패턴 매칭 방법을 수행할 수 없다. 또한 반도체 공정에서 얻을 수 있는 두 개 타입의 데이터는 그 파라미터가 방대하기 때문에 현재 실제 공정에 적용되고 있는 방식인 각각 하나의 파라미터에 대해 관리도(control chart)를 구성해 관리하는 것은 많은 비용과 시간의 낭비를 초래한다. 따라서 두 타입 데이터의 여러 개의 파라미터를 동시에 관측할 수 있고 파라미터간의 내재된 상관관계를 고려할 수 있는 장점을 가진 분석 기법에 대한 연구가 필요하다. 주기 신호의 이상탐지를 위한 기존 연구는 신호를 구간으로 나누어 구간별로 SPC 차트적용 시키는 방법, 각 시점 마다 측정되는 값을 하나의 변수로 고려하여 Hotelling's T square, PCA, PLS 등과 같은 다변량 통계 분석을 적용 시키는 방법들이 제시되어 왔다. 이러한 방법들은 다양한 특성을 가지는 주기신호를 분석하고 이상을 탐지 하는데 많은 한계점을 가진다. 이에 본 논문은 다양한 형태를 가지는 신호의 특성을 반영하여 자기구상지도를 기반으로 신호의 분류와 공정의 이상을 탐지하는 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 자기구상지도를 이용하여 복잡한(고차원, 시계열) 신호를 2차원 상의 노드로 맵핑시킴으로써 신호의 특질(feature)을 추출하고 새로 표현된 신호의 특질을 기반으로 Logistic regression을 적용시켜 이상을 탐지 한다. 다양한 이상 상황을 가진 반도체 공정 신호를 사용하여 제안한 이상탐지 성능을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.353-353
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• 2012

채널 도핑이 다른 비대칭 구조를 갖는 NMOSFET의 게이트 전압에 따른 Drain saturation current (IDSAT), maximum transconductance (GM) 및 threshold voltage (VT)와 같은 다양한 변수를 측정하였고 DAHC (Drain avalanche hot carriers) 스트레스에 따른 특성을 추출하였다. 전기적 특성은 반도체 파라미터 분석기를 사용하여 Probe system에서 진행되었다. 문턱전압은 Normal channel dopoing의 경우 0.67 V, High channel doping의 경우 0.74 V로 High channel doping된 소자가 상대적으로 높은 문턱전압을 보였다. Swing의 경우 Normal channel doping의 경우 87 mV/decade, high channel doping의 경우 92 mV/decade으로 High channel doping된 소자가 더 높은 Swing값을 보였다. 스트레스 인가 후 두 소자 모두 문턱전압이 증가하고 ON-current가 감소하였다. High channel doing된 소자의 경우 Normal channel doping된 소자보다 문턱전압의 증가율과 Current 감소율 측면 모두 스트레스에 더 민감하게 반응하였다. 문턱전압이 서로 다른 비대칭 NMOSFET의 핫 캐리어 특성을 비교, 분석결과 스트레스 인가에 따라 채널 도핑이 높아질수록 드레인과 게이트간의 더 높은 전계가 생겨 게이트 산화막과 Si/SiO2 계면의 손상이 더 발생하였다. 따라서 채널 도핑이 상대적으로 높은 트랜지스터가 핫 캐리어에 의한 계면 트랩 생성 비율이 더 높다는 것을 알 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.231-231
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• 2013

반사방지막 코팅(Anti-reflection coating)은 태양전지(Solar cell), 발광다이오드(LED) 등의 반사율을 낮추어 효율을 증대시키기 위하여 사용되고 있다. 본 실험에서는 유리 기판 위에 실리콘 타겟을 이용한 Reactive magnetron sputtering 장비를 활용하여, 50~100 mTorr의 높은 공정 압력(High pressure)에서 Ar：O2 유량비를 변화시키며 증착하여 SiO2 반사방지막 코팅층을 형성하였다. Ellipsometer를 이용하여 SiO2 박막층의 굴절률(Refractive index)을 측정한 결과, 공정 압력과 Ar：O2 유량비에 따라 SiO2 박막이 다양한 굴절률을 가지는 것을 확인할 수 있었다. 또한, UV-Vis spectrometer를 이용하여, 190~1,100 nm 파장에서의 반사율(Reflectance)과 투과율(Transmittance)을 측정하여 비교, 분석하였다. 나아가 증착된 SiO2 반사방지막을 비정질 실리콘 박막 태양전지에 적용하여 효율 향상 효과를 실험하였다. 이를 활용하여 낮은 굴절률을 갖는 반사방지용 SiO2 코팅층을 형성하여 태양전지의 광 변환 효율을 상승 시킬 수 있고, 발광다이오드의 광 추출 효율을 증가시킬 있을 것으로 여겨진다.

• 한국진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.72-80
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• 2001

본 논문에서는 ELA(excimer laser annealing) 및 SMC(silicide mediated crystallization) 공정으로 제작된 다결정 실리콘 TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display) 화소의 전기적 특성을 Spice회로 시뮬레이션을 통해 비교 분석하였다. 복잡한 TFT-LCD 어레이 (array) 회로의 전기적 특성 분석을 위하여 GUI(Graphic User Interface) 방식으로 손쉽게 복잡한 회로를 구성할 수 있는 PSpice에 AIM-Spice의 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 소자 모델을 이식하고, AIM-Spice의 변수 추출법을 개선 체계화하였으며 ELA 및 SMC공정으로 각기 제작된 다결정 실리콘 박막트랜지스터에 적용하여 단위 화소 및 라인 RC 지연을 고려한 화소 특성을 비교 분석하였다. 비교 결과 ELA 다결정 실리콘 박막 트랜지스터 소자가 SMC에 비해 TFT-LCD의 화소 충전 시간 및 킥백(kickback) 전압 특성이 모두 우수하게 나타남을 확인하였다.