• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2010년도 하계학술대회 논문집
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• pp.387-387
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• 2010

최근 ZnO 박막은 투명 박막, 태양전지, LED 등으로의 응용을 위한 새로운 기능성 박막으로 활발히 연구되어 지고 있다. ZnO 기반의 투명 박막 트랜지스터는 상온에서 증착 가능하여 유리기판을 이용한 광학소자와 플라스틱 기판을 이용한 플럭서블 소자 같은 차세대 전자소자를 구현 할 수 있다. 본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering System을 이용하여 coming 1737 유리기판 위에 ZnO 박막을 공정압력에 따라 증착하고, 투명 반도체에 적합한 활용을 위한 구조적, 광학적 분석을 실시하였다. 박막 증착 조건은 초기 압력 $1.0{\times}10^{-6}$Torr, RF 파워는 100W, Ar 유량은 100sccm, 그리고 증착온도는 상온이었다. 증착 압력은 $7.0{\times}10^{-3}$, $2.0{\times}10^{-2}$, $7.0{\times}10^{-2}$Torr로 변화시켰다. 표면 분석 (SEM, AFM) 결과 증착압력이 고진공으로 변화함에 따라 결정립들이 감소하였고 RMS roughness값이 낮아졌다. 그리고 XRD 분석을 통해 피크강도는 증가하고 FWHM은 감소함을 보이고 있는데 이는 결정성이 좋아짐을 나타낸다. 그리고 광학 투과도를 통해 가시광 영역에서의 높은 투과도(85% 이상)을 확인하였고, 고진공으로 변화함에 따라 밴드갭이 넓어지는 것을 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.118-118
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• 1999

CVD방법에 의한 TiN 박막 형성에 있어서 ICP-CVD 방법이 대두되고 있다. 이것은 precursor에 대한 radical 형성, 식각된 패턴에서 양 벽의 self-shadowing 효과, 낮은 tress등으로 dense 한 박막을 얻을 수 있기 때문이다. TiN 박막은 Si 기판의 온도를 상온에서 50$0^{\circ}C$까지 유지하면서 TEMAT의 유량을 5-20sccm으로 변화시키면서 증착하였다. 증착 후 TiN 박막의 결정화에 따른 열처리는 Ar과 N2-가스분위기에서 in-situ로 증착하였다. 증착 후 TiN 박막증착 조건수립에 따른 플라즈마 특성진단은 전자의 온도와 밀도, 평균 전자밀도, 이온 에너지 분포, radical 분포, negative 이온분포 등으로 측정하였다. 플라즈마 변수에 따른 TiN 박막의 결정성과 상 변화는 XRD로 분석하였고, 조성비 및 TiN 박막의 원소화학적 상태, 결합에너지, 각 상에 따른 결합 에너지 천이정도, 초기 형성과정 및 반응기구 등은 RBS와 XPS로 조사하였다. TiN 박막의 표면상태, morphology 거칠기, TiN/Si(100)구조에서 계면상태 등은 SEM, AFM, 그리고 HRTEM으로 분석하였다. TiN 구조 박막의 비저항, carrier concentration 그리고 mobility 측정은 박막의 표면이 균일하고 bls-홀이 없는 것으로 하여 4-point probe 방법으로 측정하였다. 이들 분석으로부터 ICP-CVD 방법에 의하여 형성된 TiN 박막이 초고집적 반도체 소자의 contact barrier layer로서의 적용 가능성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.119-119
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• 1999

GaN-based 물질들은 blue와 UV 영역의 LED, LD와 같은 광소자가 상용화되었을 뿐만아니라 HBT, FET와 같은 전기소자로도 널리 응용될 시점이지만 아직까지 해결되지 않은 문제점들이 있다. 그 중에 하나가 바로 GaN의 격자상수와 일치하는 기판이 없어 발생하는 dislocation인데, 이를 해결하기 위한 방법으로 새로운 기판이나, buffer, 또는 새로운 성장방법(ELOG) 등을 시도하고 있으나 dislocation density는 아직 높은 (107~1010cm-2) 상태이다. 이에 본 연구에서는 dislocation을 줄이기 위한 방책으로 InxGa1-xN를 새로운 buffer층으로 사용하여 GaN 박막을 MBE 방법으로 성장하였다. InxGa1-xN를 선택한 이유는 GaN와의 격자상수차이가 In0.12Ga0.88N일 경우 거의 일치한다는 보고가 있으며, 특히 InGaN의 melting point는 GaN의 성장온도 보다는 약간 높기 때문에 GaN 박막을 성장할 때와 식힐 때의 InGaN 원자결합은 약하게 작용되며, 결국 이는 열적인 stress를 줄여주게 된다. 이와 같이 성장된 GaN 박막은 그 결정성을 XRD로 분석하였고, 표면과 계면을 SEM으로 관찰하였다. 그리고 그 광학적 특성을 저온 PL로서 조사하였다. 그 결과를 살펴보면 35$^{\circ}$ 근방에서 GaN(0002) peak가 나온 것으로 보아 wurtzite 구조가 성장됨을 XRD로부터 확인하였다. 그리고 저온 (12K) PL에서는 3.470eV의 D$^{\circ}$X peak뿐만 아니라 3.258eV에 해당하는 peak를 얻었는데, 이는 InxGa1-xN buffer layer의 vapour pressure가 높은 (<50$0^{\circ}C$)에 도달하게 됨으로써 dissociation이 일어나면서 초기 성장이 이루어졌고 이는 다시 계면에서의 inter-diffusion을 발생시킨 것으로 보여진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.41-41
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• 1999

핵융합 장치의 플라즈마 운행동안 토카막 내벽에 도달하는 온도는 최저 $600^{\circ}C$ 이상이다. 또한 플라즈마 자체와 사용자(User)들의 시료로부터 방출되는 입자들에 의한 내벽 충격(damage)은 장기간의 안정적인 운행 및 연구에 심각한 영향을 미친다. 이러한 이유로 토카막 제작시 내벽 보호재의 선정은 매우 높은 비중을 차지한다. Graphite는 높은 융점과 가공의 용이성으로 토카막 내벽의 보호재로 선호되는 물질이다. 그러나 토카막 용기(vessel)에 사용되는 스테인레스 스틸(AISI 316LN)보다 약 50배 이상의 기체 방출율(outgassing rate)을 가진다. 그러므로 장착 이전의 초기 청정화 과정이 매우 중요하며, 특히 400m2의 약 2톤(2000kg)의 graphite가 사용되므로 대량 처리를 할 수 있는 방법의 선정도 함께 개발되어야 한다. 본 연구팀에서는 처음 10개 회사의 시제품을 검토한 후, 최종 2개 회사의 4가지 종류의 시료를 선정하였다. 선정된 시료는 Union Carbide의 ATJ와 Toyo Tanso의 IG-110, IG-43, Ig-430이다. 시료는 비절삭유(oil-free) 가공에 의해 80$\times$2$\times$3 (mm)의 크기로 제작되었고 에탄올과 메탄올 용액에서 초음파 세척되었다. 건조된 시료는 TDS(Thermal Desorption Spectroscopy) 장치에 장착되어 세 단계의 실험을 하였다. 처음은 승온(상온 ~100$0^{\circ}C$)에 의한 방출 기체의 성분 분석, 두 번째는 장기간 (2주) 대기 노출 후 주요 방출 기체의 온도에 따른 변화, 마지막으로는 특정 기체에서의 장기간 보관후, 주요 방출 기체의 온도에 따른 변화를 조사하였다. 다음 그림 1은 본 연구에서 사용된 TDS 장치의 개략도이고 그림 2는 TDS 장치에 장착 직 후와 대기 중 노출된 시료들의 온도증가에 따른 총 압력의 변화이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.59-59
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• 1999

DLC(diamond-like carbon)필름은 다이아몬드와 유사한 강도, 낮은 마차계수, 높은 Optical band gap, NEA(negative electron affinity)등의 우수한 특성을 가지고 있어, 내마모 코팅이나 정보저장 매체의 윤활 코팅, FED(field emission display)의 전계방출소자등 다양한 분야에의 응용이 연구되고 있다. DLC 필름은 PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition), IBAD(ion beam assisted deposition), Laser ablation, Cathodic vacuum arc등의 process를 이용하여 증착되고 있다. 특히 이러한 필름의 물성은 입사되는 이온의 에너지에 의해 좌우되는데, Lifshitz 등의 연구에 의하여 hyperthermal species를 이용한 DLC 필름의 성장은 초기에 subsurface로의 shallow implantation이 일어난 후 높은 sp3 fraction을 갖는 필름이 연속적으로 성장한다는 subplantation model이 제시 되었다. 본 연구에서는 기판과 subplantation 영역이 이후 계속하여 증착되는 순수 DLC 필름의 특성 변호에 미치는 영향에 대하여 관심을 가지고 실험을 행하였다. 본 실험에서는 상기 제시되어 있는 방법보다도 더욱 정확하고도 독립적으로 탄소 음이온의 에너지와 flux를 조절할 수 있는 Cs+ ion beam sputtering system을 이용하여 탄소 음이온의 에너지를 40eV에서 200eV까지 변화시키며 필름을 증착하였다. Si(100) 웨이퍼를 기판으로 사용하였고 증착 압력은 5$\times$10-7torr 였으며 인위적인 기판의 가열은 하지 않았다. 또한 Ion beam deposited DLC film의 growth process를 연구하기 위하여 200eV의 탄소 음이온을 시간(증착두께)을 변수로 하여 증착하였고, 이 때에는 Kaufman type의 gas ion beam을 이용하여 500eV의 Ar+ ion으로 pre-sputering을 행하였다. 탄소 음이온의 에너지와 증착두께에 따라 증착된 film 내의 sp3/sp2 ratio 의 변화를 XPS plasmon loss 와 Raman spectra를 이용하여 분석하였다. 또한 증착두께에 따른 interlayer의 결합상태를 관찰하기 위하여 AES와 XPS 분석을 보조로 행하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.185.1-185.1
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• 2014

본 연구에서는 Electrohydrodynamic (EHD) 젯 프린팅 시스템을 이용하여 graphene이 올려져 있는 유연성 있는 PET 기판 위에 Ag 용액을 그리드로 간격에 따라 타진하였다. Ag 그리드 간격을 200 um, 300 um, 400 um, 500 um로 증가시켰으며, 이때 UV/Vis spectrometry, four-point probe를 이용하여 전기적, 광학적 특성을 분석하였다. Graphene/Ag-grid 하이브리드 투명전극은 그리드 간격 400 um에서 21Ohm/sq.의 면저항과 550 nm에서 84.08%의 투과도를 확인하였다. 또한, graphene/Ag-grid 하이브리드 투명전극의 기계적 응력에 따른 전기적 안정성을 알아보기 위해 radius에 따른 bending, fatigue test와 twist bending, rolling test를 진행하였다. Fatigue bending은 speed 30 mm/s, outer bending radius 20 mm, inner bending radius 22.5 mm로 bending test를 5000번 진행하였으며, twist bending, rolling test를 각각 10000번 진행하였다. 이 결과를 통해 bending-release cycle 조건에서도 초기저항 대비 5% 이내의 매우 우수한 전기적 안정성을 나타냄을 확인하였다. 이러한 graphene/Ag-grid 하이브리드 투명전극의 우수한 특성을 얻음으로써, graphene 박막의 플렉시블 투명전극으로서의 적용가능성을 타진할 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.357.2-357.2
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• 2014

Ruthenium (Ru) 박막은 우수한 화학적 열적 안정성 및 높은 일함수(4.7eV) 특성으로 인해 20 nm급 이하의 차세대 DRAM capacitor의 전극 물질 및 Cu metalization을 위한 seed layer로 각광을 받고 있다. Ru박막의 나노스케일 정보전자소자로의 적용을 위해서는 두께제어가 용이하고 3D 구조에서 우수한 단차 피복 특성을 갖는 atomic layer deposition (ALD)을 이용한 박막 형성이 필수적이다. 이에 본 연구에서는 ALD 방법을 이용하여 0가의(cymene) (1,5-hexadiene) Ru (0) (C16H24Ru) 전구체를 합성, ALD 방법을 이용하여 우수한 초기성장거동을 갖는 Ru 박막을 증착 하였다. 형성된 Ru 박막의 표면 형상, 두께, 밀도를 주사전자현미경(Scanning electron microscopy)과 X-선 반사율 측정(X-ray reflectometer)으로 조사하였다. 또한 전기적 특성을 4침법(four-point-probe)으로 측정하였고, 박막의 화학적 조성과 결정성의 정보를 X-선 광전자분광법(X-ray photoelectron spectroscopy)과 X-선 회절(X-ray diffraction)을 이용하여 확인하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.338.1-338.1
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• 2014

비정질 산화물 반도체(Amorphous Oxide Smeiconcuctor)를 이용하여 투명 박막 트랜지스터의 채널층으로 많은 연구가 진행되고 있다. 투명 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용되고 있는 IGZO박막은 비정질임에도 불구하고 높은 이동도와 넓은 밴드갭을 갖고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구는 RF magnetron sputtering법으로 유리기판 위에 IGZO박막을 증착시켰으며 소결된 타겟으로는 In:Ga:ZnO를 각각 1:1:2mol%의 조성비로 혼합하여 이용하였으며, $30{\times}30mm$의 XG Glass 유리기판에 sputtering 방식으로 증착하였다. 박막 증착 조건은 초기압력 $3.0{\times}10^{-6}Torr$, 증착 압력 20mTorr, 반응가스 Ar 25sccm, 공정 변수로는 RF Power 25W, 50W, 75W, 100W 각각 변화를 주어 실험을 진행 하였으며, 증착온도는 실온으로 고정 하였다. 분석 결과로 RF Power 25W 일 때 XRD 분석결과 Bragg's 법칙을 만족하는 피크가 나타나지 않는 비정질 구조임을 확인하였으며, AFM 분석결과 0.5 mm 이하의 Roughness를 가졌다. UV-Visible-NIR 측정 결과 가시광선 영역에서 87%이상의 투과도를 나타냈으며, Hall 측정 결과 Carrier concentration $3.31{\times}10^{19}$, Mobility $10.9cm^2/V.s$, Resistivity $1.8{\times}10^{-2}$, 투명 박막 트랜지스터의 채널층으로 사용 가능함을 확인 할 수 있었다.

• 한국진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.394-401
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• 2009

본 논문은 ZnO 분말 타겟을 스퍼터링하여 glass 기판 위에 증착한 ZnO 박막의 구조적, 광학적 특성을 보고한다. 소결된 ZnO ceramic target을 사용하는 보통의 radio-frequency magnetron sputtering과 달리 본 연구에서는 전처리과정이 필요하지 않은 ZnO 분말 target을 사용하였다. ZnO 박막은 wurtzite (0002) 우선배향면으로 성장하였다. 초기의 ZnO 박막은 매우 평평한 층구조로 증착되었고, 두께가 증가함에 따라 섬구조로 전이하였다. 400-1000 nm 광원에 대하여 평균 88% 이상의 광투과도를 나타내었으며, 220 nm 시편의 경우, 3.23 eV의 near bandedge emission 흡수단을 측정하였다.

• 한국진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.394-399
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• 2008

산화규소막에 Octadecyltrichlorosilane (OTS)로 자기조립층을 형성하기 전후에 펜타신을 흡착하여 광전자분광기술 및 광전현미경을 이용하여 전자구조 및 분자성장을 비교 관찰하였다. OTS처리한 경우 펜타신과 기판사이의 상호작용이 비교적 약하여 펜타신의 표면 확산이 활발하고 펜타신끼리 서로 뭉쳐서 성장함으로써, 시료와 펜타신의 에너지준위 정렬을 나타내는 HOMO 오프셋 값이 계속적으로 변하는 결과를 가져온다. 이에 반해 산화규소막 위에서는 펜타신이 기판과 비교적 강하게 결합하여 초기부터 에너지준위 정렬값에 크게 기여를 하고 두께가 증가해도 그 변화는 미미하다.