• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.19 no.1
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• pp.39-46
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• 2024

In this study, GTZO(Ga-Ti-Zn-O) thin films were deposited at various working pressures (1~7mTorr) by RF magnetron sputtering to examine the structural, electrical, and optical properties. All GTZO thin films exhibited c-axis preferential growth regardless of working pressure, the GTZO thin film deposited at 1mTorr showed the most excellent crystallinity having 0.38˚ of FWHM. The average transmittance in the visible light region (400~800nm) showed 80% or more regardless of the working pressure. We could observed the Burstein-Moss effect that carrier concentration decrease with the increase of working pressure and thus the energy band gap is narrowed. Figure of merits of GTZO thin film deposited at 1mTorr showed the highest value of 9.08 × 103 Ω-1·cm-1, in this case resistivity and average transmittance in the visible light region were 5.12 × 10-4 Ω·cm and 80.64%, respectively.

• 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.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.21 no.1
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• pp.7-11
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• 2014

Recently, the buffer layers consisting of poly (3,4-ethylenedioxythiophene): poly (styrenesulfonate) (PEDOT-PSS) are extensively used to improve power conversion efficiency (PCE) of organic solar cells. However, PEDOT-PSS is not suitable for mass production of organic solar cells due to its intrinsic acid and hygroscopic properties. Moreover, because of chemical reactions between indium tin oxide (ITO) layer and PEDOT-PSS layer, the interface is not stable. For these reasons, alternative materials such as $V_2O_5$ have been developed to be an effective buffer layer. In this work, we used $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer structure for the anode buffer layer. With variation of thickness of Ag layer, we investigated the optical and electrical properties of $V_2O_5$/Ag/ITO multi-layer films. As a result, we found that the electrical properties were improved with increasing Ag thickness while optical transmittance decreases in visible wavelength region. From the calculation of figure of merit (FOM) which is used to evaluate proper structure for transparent of optoelectronic, $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer electrode was optimized with 4 nm thick Ag layer in optical (88% in transmittance) and electrical ($4{\times}10^{-4}{\Omega}cm$) properties. This indicates that $V_2O_5$/Ag/ITO multilayer electrode could be a candidate for the anode of optoelectronic devices.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2008.06a
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• pp.20-20
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• 2008

최근 LEDs가 동일 효율의 전구에 비해 에너지 절감 효과 크며 신뢰성이 뛰어나다기 때문에 기존 광원을 빠르게 대체해 나가고 있다. 특히 자외선 파장을 가지는 LEDs는 발열이 낮아 냉각장치가 필요 없으며, 수명이 길어 기존 UV lamp에 비해 많은 장점을 가지고 있기 때문에 많은 관심을 밭고 있다. 그럼에도 불구하고 자외선 LEDs는 제조 단가가 높고 power가 낮아 소요량이 많은 등 아직 해결해야 할 부분이 많기 때문에 이를 해결하기 위해 여러가지 재료와 다양한 구조가 고려되고 있다. 그 중 ZnO는 II-VI족 화합물 반도체로써 UV영역의 넓은 밴드갭(3.37eV)을 가지는 투명한 재료이다. 특히 ZnO는 60meV의 큰 엑시톤 결합에너지를 가지며, 가시광 영역에서 높은 투과율을 가지고, 상온에서 물리적, 화학적으로 안정하기 때문에 UV sensor, UV laser, UV converter, UV LEDs 등 광소자 분야에서 연구가 활발히 진행되고 있다. ZnO가 광소자의 발광재료로써 높은 효율을 얻기 위해서는 결정성을 높여 내부 결함을 감소시키며, 발광 면적을 높일 수 있는 구조가 요구된다. 특히 MOCVD 법으로 성장한 나노막대는 에피성장되어 높은 결정성을 기대할 수 있으며, 성장 조건을 조절함으로써 나노막대의 aspect ratio와 밀도 제어할 수 있기 때문에 표면적을 효과적으로 넓혀 높은 발광효율을 얻을 수 있다. 본 실험에서는 MOCVD 법으로 실리콘과 사파이어 기판 위에 다양한 성장 온도를 가진 나노구조를 성장 시키고 온도에 따른 형상 변화와 특성을 평가하였다. ZnO 의 성장온도가 약 $360^{\circ}C$ 일 때, 밀도가 조밀하고 기판에 수직 배열한 균일한 나노막대가 성장되었으며 우수한 결정성, 광학적 특성이 나타남을 SEM, TEM, PL, XRD를 사용하여 확인하였다.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.30 no.3
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• pp.20-34
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• 2023

Single or multi-layered two-dimensional (2D) materials, with thicknesses in the order of a few nanometers, have garnered substantial attention across diverse research domains owing to their distinct properties, including electrical conductivity, flexibility, and optical transparency. These materials are frequently subjected to repetitive mechanical actions in applications like electronic skin (E-Skin) and smart textiles. Moreover, they are often exposed to external factors like temperature, humidity, and pressure, which can lead to a deterioration in component durability and lifespan. Consequently, significant research efforts are directed towards developing self-healing properties in these components. Notably, recent investigations have revealed promising outcomes in the field of self-healing composite materials, with Ti₃Ci₂Ti_x MXene being a prominent component among the myriad of available 2D materials. In this paper, we aim to introduce various synthesis methods and characteristics of Ti₃Ci₂Ti_x MXene, followed by an exploration of self-healing application technologies based on Ti₃Ci₂Ti_x MXene.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.314-315
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• 2012

최근들어 반도체 및 디스플레이 소자의 구조가 복잡해짐에 따라 다층 박막 증착에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 연구에서는 다층 박막을 효율적으로 증착하기 위해 회전이 가능한 육각건을 개발하였고, 이를 이용하여 에너지 절약형 단열 유리 증착 공정을 구현 하였다. 개발된 회전형 육각건은 기존 플래너형 스퍼터링 건의 확장형으로서 최대 6개의 물질을 하나의 챔버에서 증착이 가능하도록 구성되었다. 기존 공정의 경우 서로 다른 물질 증착을 위해서는 각각의 챔버가 필요한 반면, 회전형 육각건을 이용할 경우 하나의 챔버에서 공정을 진행할 수 있어 원가 절감이 가능하다. Fig. 1은 개발된 회전형 육각건의 모식도로서, 스퍼터링 타겟이 장착 가능한 건과, 회전부로 구성되어 있다. 이를 이용하여 투명전극-금속-투명전극-금속-절연체로 구성되어 있는 에너지 절약형 단열 유리용 다층 박막 증착 공정을 개발하였다. 이때 알루미늄이 도핑된 ZnO (AZO)는 RF 마그네트론 스퍼터로, 금속 박막은 DC 스퍼터, $SiO_2$ 및 SiN과 같은 절연 박막은 $O_2$와 $N_2$ 분위기에서 반응성 RF 스퍼터로 각각 증착하였다. Base pressure는 $10^{-7}$ torr였으며, 증착 시 공정 압력은 1~3 mTorr로 조정하였다. 증착 균일도 향상을 위해 20 rpm의 속도로 기판을 회전시켰다. Fig. 2(a)는 ZnO-Ag-ZnO 구조로 이루어진 다층 박막의 단면을 관찰한 투과전자 현미경 사진으로 각 층간의 계면이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있으며, 각 층간의 intermixing 현상이 발생하지 않음을 확인 가능하다. 이를 보완하기 위해 Fig. 2(b)에서 보는 바와 같이 XPS를 이용하여 depth profile을 측정하였다. 각 층에서 서로 다른 물질이 발견되는 현상, 즉 교차 오염이 발생함에 따라 나타나는 intermixing 없이 거의 순수한 형태의 ZnO, Ag 박막 성분이 검출되었다. 이는 6개의 서로 다른 물질이 장착된 회전형 육각건을 이용하여 고 품질의 다층 박막 증착이 가능함을 제시하는 결과이다. 증착된 다층 박막의 균일도는 3.8%, 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도, 면저항 값은 3 ${\Omega}/{\Box}$ 이하를 보임으로서 에너지 절약형 단열 유리로서의 사양을 만족시키는 결과를 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.274-274
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• 2014

금속칼코게나이드 화합물중 하나인 $MoS_2$는 초저 마찰계수의 금속성 윤활제로 널리 사용되고 있으며 흑연과 비슷한 판상 구조를 지니고 있어 기계적 박리법을 통한 그래핀의 발견 이후 2차원 박막 합성법에 대한 활발한 연구가 진행되고 있다. 최근 다양한 응용이 진행 중인 그래핀의 경우 높은 전자이동도, 기계적 강도, 유연성, 열전도도 등 뛰어난 물리적 특성을 지니고 있으나 zero-bandgap으로 인한 낮은 on/off ratio는 thin film transistor (TFT), 논리회로(logic circuit) 등 반도체 소자 응용에 한계가 있다. 하지만 $MoS_2$는 벌크상태에서 약 1.2 eV의 indirect band-gap을 지닌 반면 단일층의 경우 1.8 eV의 direct-bandgap을 나타내고 있다. 또한 단일층 $MoS_2$를 이용하여 $HfO_2/MoS_2/SiO_2$ 구조의 트랜지스터를 제작하였을 때 $200cm^2/v^{-1}s^{-1}$의 높은 mobility와 $10^8$ 이상의 on/off ratio 나타낸다는 연구가 보고되어 있어 박막형 트랜지스터 응용을 위한 신소재로 주목을 받고 있다. 한편 2차원 $MoS_2$ 박막을 합성하기 위한 대표적인 방법인 기계적 박리법의 경우 고품질의 단일층 $MoS_2$ 성장이 가능하지만 대면적 합성에 한계를 지니고 있으며 화학기상증착법(CVD)의 경우 공정 gas의 분해를 위한 높은 온도가 요구되므로 박막형 투명 트랜지스터 응용을 위한 플라스틱 기판으로의 in-situ 성장이 어렵기 때문에 이를 보완할 수 있는 $MoS_2$ 박막 합성 공정 개발이 필요하다. 특히 Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) 방법은 공정 gas가 전기적 에너지로 분해되어 chamber 내부에서 cold-plasma 형태로 존 재하기 때문에 박막의 저온성장 및 대면적 합성이 가능하며 고진공을 바탕으로 합성 중 발생하는 오염 요소를 효과적으로 제어할 수 있다. 본 연구에서는PECVD를 이용하여 plasma power, 공정압력, 공정 gas의 유량 등 다양한 공정 변수를 조절함으로써 저온, 저압 조건하에서의 $MoS_2$ 박막 성장 가능성을 확인하였으며 전구체로는 Mo 금속과 $H_2S$ gas를 사용하였다. 또한 향후 flexible 소자 응용을 위한 플라스틱 기판의 녹는점을 고려하여 공정 온도는 $300^{\circ}C$ 이하로 설정하였으며 합성된 $MoS_2$ 박막의 두께 및 화학적 구성은 Raman spectroscopy를 이용하여 확인 하였다. 공정온도 $200^{\circ}C$와 $150^{\circ}C$에서 성장한 $MoS_2$ 박막의 Raman peak의 경우 상대적으로 낮은 공정온도로 인하여 Mo와 H2S의 화학적 결합이 감소된 것을 관찰할 수 있었고 $300^{\circ}C$의 경우 약 $26{\sim}27cm^{-1}$의 Raman peak 간격을 통해 5~6층의 $MoS_2$ 박막이 형성 된 것을 확인할 수 있었다.

• The Journal of the Korea institute of electronic communication sciences
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• v.12 no.6
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• pp.1019-1026
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• 2017

The structural properties of $HfO_2$ films could be improved by calibrating the working pressure owing to the enhanced quality of a thin film. We deposited $HfO_2$ films on glass substrates by radio frequency (RF) magnetron sputtering under a base vacuum pressure lower than $4.5{\times}10^{-6}Pa$, RF power of 100 W, substrate temperature of $300^{\circ}C$. The working pressures were varied from 1 mTorr to 15 mTorr. Subsequently, their structural and optical properties were investigated. In particular, the $HfO_2$ film deposited at 1 mTorr had superior properties than the others, with a crystallite size of 10.27 nm, surface roughness of 1.173 nm, refractive index of 2.0937 at 550 nm, and 84.85 % transmittance at 550 nm. These results indicate that the $HfO_2$ film deposited at 1 mTorr is suitable for application in transparent electric devices.

• Journal of the Microelectronics and Packaging Society
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• v.31 no.2
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• pp.63-68
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• 2024

With the increasing use of transparent displays and flexible devices, polymer substrates offering excellent flexibility and strength are in demand. Since polymers are sensitive to heat, precise temperature control during the process is necessary. The study proposes a temperature measurement system for the laser processing area within the polymer base, aiming to address the drawbacks of using these polymer bases in laser-based selective processing technology. It presents the possibility of optimizing the process conditions of the polymer substrate through local temperature change measurements in the laser processing area. We developed and implemented the PDPT (Photodiode-based Planck Thermometry) to measure temperature in the laser-processing area. PDPT is a non-destructive, contact-free system capable of real-time measurement of local temperature increases. We monitored the temperature fluctuations during the laser processing of the polymer substrate. The study shows that the proposed laser-based temperature measurement technology can measure real-time temperature during laser processing, facilitating optimal production conditions. Furthermore, we anticipate the application of this technology in various laser-based processes, including essential micro-laser processing and 3D printing.

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.21 no.3
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• pp.578-584
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• 2017

$SiO_2$ buffer layer (100 nm) has been deposited on PET substrate by electron beam evaporation. And then, IZTO (In-Zn-Sn-O) thin film has been deposited on $SiO_2$/PET substrate with different RF power of 30 to 60 W, working pressure, 1 to 7 mTorr, by RF magnetron sputtering. Structural, electrical and optical properties of IZTO thin film have been analyzed with various RF powers and working pressures. IZTO thin film deposited on the process condition of 50 W and 3 mTorr exhibited the best characteristics, where figure of merit was $4.53{\times}10^{-3}{\Omega}^{-1}$, resistivity, $4.42{\times}10^{-4}{\Omega}-cm$, sheet resistance, $27.63{\Omega}/sq.$, average transmittance (400-800 nm), 81.24%. As a result of AFM, all the IZTO thin film has no defects such as pinhole and crack, and RMS surface roughness was 1.147 nm. Due to these characteristics, IZTO thin film deposited on $SiO_2$/PET structure was found to be a very compatible material that can be applied to the next generation flexible display device.