• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2002년도 추계학술대회 논문집 Vol.15
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• pp.171-174
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• 2002

The barium strontium titannate (BST) thin films were etched in $CF_{4}/Ar$ inductively coupled plasma (ICP). The high etch rate obtained at a $CF_{4}(20%)/Ar(80%)$ and the etch rate in pure argon was twice higher than that in pure $CF_{4}$. This indicated that BST etching is sputter dominant process. It is impossible to avoid plasma-induced damages by the energetic particles in the plasma and the nonvolatile etch products. The plasma damages were evaluated in terms of leakage current density, residues on the etched sample, and the changes of roughness. After the BST thin films exposed in the plasma, the leakage current density and roughness increases. In addition, there are appeared a nonvolatile etch byproductsand from the result of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). After annealing at ${600^{\circ}C}$ for 10 min in $O_{2}$ ambient, the increased leakage current density, roughness and nonvolatile etch byproducts reduced. From the this results, the plasma induced damage recovered by annealing process owing to the relaxation of lattice mismatches by Ar ions and the desorption of metal fluorides in high temperature.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.319-324
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• 2002

In this study, the reduce of plasma etching damage in PZT thin film with addictive gas and re-annealing after etching have been investigated. The PZT thin films were etched as a function of $Cl_2/CF_4$ with addition of Ar and $O_2$ with inductively coupled plasma. The etch rates of PZT thin films were 1450 ${\AA}/min$ at 30% additive Ar and 1100 ${\AA}/min$ at 10% auditive $O_2$ into $Cl_2/CF_4$ gas mixing ratio of 8/2. In order to reduce plasma damage of PZT thin films after etching, the etched PZT thin films were re-annealed at various temperatures at $O_2$ atmosphere. From the hysteresis curries, the ferroelectric properties are improved by $O_2$ re-annealing process. The improvement of ferroelectric behavior at annealed PZT films is consistent wish the increase of the (100) and (200) PZT peaks revealed by x-ray diffraction (XRD). From x ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, the intensity of Pb-O, Zr-O and Ti-O peak are increased and the chemical residue peak is reduced by $O_2$ re-annealing. The ferroelectric behavior consistent with the dielectric nature of $Ti_xO_y$ is recovered by $O_2$ recombination during rapid thermal annealing process.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.21-25
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• 2001

In this study, recovery of plasma etching damage in PZT thin film with additive gas and re-annealing after etching have been investigated. The PZT thin films were etched as a function of Cl$_2$/CF$_4$ with addition of Ar and $O_2$ with inductively induced plasma. The etch rates of PZT thin films were 1450$\AA$/min at 30% additive Ar into (Cl$_2$(80%)+CF$_4$ (20%)) and 1100$\AA$/min at 10% additive $O_2$ into C(Cl$_2$(80%)+CF$_4$ (20%)). In order to recovery properties of PZT thin films after etching, the etched PZT thin films were re-annealed at various temperatures in at $O_2$ atmosphere. From the hysteresis curves, ferroelectrical properties are improved by $O_2$ re-annealing process. The improvement of ferroelectric behavior at annealed sample is consistent with the increase of the (100) and (200) PZT peaks revealed by x-ray diffraction (XRD). From x-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis, intensity of Pb-O, Zr-O and Ti-O peak are increased and the chemical residue peak is reduced by $O_2$ re-annealing. The ferroelectric behavior consistent with the dielectric nature of Ti$_{x}$O$_{y}$ is recovered by $O_2$ recombination during rapid thermal annealing process.s.s.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.128-128
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• 2000

박막의 탄성 특성을 평가하는 방법으로 nano-indentation, Brillouin light scattering measurement, ultrasonic surface wave measurement, bulge test, vibration membrane method 등 여러 가지가 제시되어 왔다. 이러한 방법들은 필름의 두께가 일정 두께 이상이 되어야 정확한 측정이 가능한 방법으로 매우 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang, bridge 방법이 제시되었으며, 이 방법은 간단한 식각 공정을 통해 매우 얇은 박막에도 적용시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 아주 얇은 박막에서도 탄성특성을 평가할 수 있는 freehang 방법을 이용하여 순수한 Diamond-like carbon (DLC) 필름과 Sidl 첨가된 DLC 필름의 탄성 특성을 평가하고자 한다. 실험에서 사용한 필름은 rf-PACVD 장비를 이용하여 증착하였다. 이때 전극과 플라즈마 사이의 바이어스 음전압은 -400 Vb로 합성압력은 10mTorr로 고정하였다. 사용한 반응 가스는 벤젠(C6H6), 그리고 벤젠과 희석된 실렌(SiH4 : H2 = 10 : 90)이며, 희석된 실렌의 첨가량을 조절하여 필름 내에 일정량의 Si을 함유시켰다. 각각의 조건에서 증착시간을 조절하여 필름의 두께를 변화시켰으며, KOH(5.6mol) 용액을 이용하여 습식 식각을 함으로써 freehang을 제작하였다. 이때 식각액에 의한 DLC 필름의 손상은 관찰되지 않았다. 필름의 잔류 응력을 측정하기 위해 200$\pm$10 혹은 100$\pm$5$\mu\textrm{m}$ 두께의 얇은 (100) Si wafer를 5$\times$50 mm2의 strip 형태로 절단하여 사용하였다. 필름의 압축 잔류 응력에 의해 발생한 필름/기판 복합체의 곡률은 laser 반사법과 $\alpha$-step profiler를 이용하여 측정하였으며, 이 결과를 Brenner 등에 유도된 식을 이용하여 잔류 응력을 계산하였다. 또한 제작된 frddhang은 광학 현미경과 전자주사현미경에 의해 관찰되었다. 이렇게 제작된 freehang을 이용하여 필름이 기판에 부착되기 위해 필요한 변형률을 측정하고, 독립적으로 측정된 필름의 잔류 응력을 박막의 응력-변형률 관계식에 적용하여 biaxial elastic modulus, E/(1-v)를 구할 수 있었다. 측정 결과 필름의 잔류 응력과 biaxial elastic modulus는 필름의 두께가 감소함에 따라 감소하는 경향을 나타냈으며, 같은 두께의 필름인 경우, 식각 깊이에 따른 biaxial elastic modulus 의 변화를 통해 최적의 식각 깊이를 알 수 있었다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.183-183
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• 2009

OLED소자의 양극재료로써 현재는 산화인듐주석(ITO : indium tin oxide) 박막이 널리 이용되고 있다. 그러나 낮은 전기 비저항과 높은 투과도를 갖는 ITO 박막을 얻기 위해서는 $300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 성막되어야 하며, 원료 물질인 인듐의 수급량 부족으로 인한 문제점과 독성, 저온증착의 어려움, 스퍼터링 시 음이온 충격에 의한 막 손상으로 저항의 증가의 문제점이 있고, 또한 유기발광소자의 투명전극으로 쓰일 경우에 유기물과의 계면 부적합성, 액정디스플레이의 투명전극으로 사용될 경우에 $400^{\circ}C$정도의 놓은 온도와 수소 플라즈마 분위기에서 장시간 노출 시 열화로 인한 광학적 특성변화가 문제가 된다. 이러한 문제점을 지닌 ITO 박막을 대체할 수 있는 물질로 산화 인듐아연(lZO) 박막이 많은 각광을 받고 있다. IZO(Indium Zinc Oxide) 박막은 저온 ($100^{\circ}C$ 이상)에서 증착이 가능하고 추가적인 열처리 없이도 가시광 영역에서 90% 이상의 광 투과도와 ${\sim}10^{-4}{\Omega}cm$ 이하의 낳은 전기 비저항을 갖는 것으로 알려져 있다. 이러한 IZO박막은 성막 후 고온의 열처리 과정이 필요 없기 때문에 폴리카보네이트와 같은 유기물 기판을 사용하여 제작 가능한 유연한 평판형 표시 소자의 제작에도 적용될 수 있다. IZO(Indium Zinc Oxide) 박막은 상온 공정에서도 우수한 전기적, 광학적, 표면 특성을 나타낼 뿐만 아니라 양극재료로써 높은 일함수를 가지고 있어 고효율의 유기 발광 소자를 구현하는데 유리한 재료라 판단된다. 본 연구에서는 TCO 박막의 면 저항과 표면 거칠기가 OLED 소자의 성능에 미치는 영향을 조사하였다. R.F Magnetron Sputtering을 이용하여 투명 전도막을 성막 형성 하였으며, 기판온도와 증착과정에서 주입되는 산소, 수소의 유랑 변화가 박막의 구조적, 전기적 특성에 어떠한 영향 미치는 것인가를 자세히 규명하였다 ITO 와 IZO박막은 챔버 내 다양한 가스 분위기(Ar, $Ar+O_2$ and $Ar+H_2$) 에서 R.F Magnetron Sputtering 방법으로 증착했다. TCO박막의 구조적인 이해를 돕기 위해서 X-ray diffraction 과 FESEM으로 분석했다. 광학적 투과도와 박막의 두께는 Ultraviolet Spectrophotometer(Varian, cary-500)와 Surface profile mersurement system으로 각각 측정하였다. 면저항, charge carrier농도, 그리고 TCO박막의 이동성과 길은 전기적특성은 Four-point probe와 Hall Effect Measurement(HMS-3000)로 각각 측정한다. TCO 박막의 표면 거칠기에 따른 OLED소자의 성능분석 측면에서는 TCO 박막의 표면 거칠기 조절을 위해 photo lithography 공정을 사용하여 TCO 박막을 에칭 하였다. 미세사이즈 패턴 마스크가 사용되고 에칭의 깊이는 에칭시간에 따라 조절한다. TCO박막의 표면 형태는 FESEM과 AFM으로 관찰하고 그리고 나서 유기메탈과 음극 전극을 연속적으로 TCO 박막위에 증착한다. 투명전극으로 사용되는 IZO기판 상용화를 위해 IZO기판 위에 $\alpha$-NPB, Alq3, LiF, Al순서로 OLED소자를 제작하였다. 전류밀도와 전압 그리고 발광과 OLED소자의 전압과 같은 전기적 특성은 Spectrometer (minolta CS-1000A) 에 의하여 I-V-L분석을 했다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.255-255
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• 2016

Resistive random access memory (ReRAM)는 낮은 동작 전압, 빠른 동작 속도, 고집적화 등의 장점으로 인해 차세대 비휘발성 메모리 소자로써 많은 관심을 받고 있다. 최근에 ReRAM 절연막으로 NiOx, TiOx, AlOx TaOx, HfOx와 같은 binary metal oxide 물질들을 적용하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, HfOx는 안정적인 동작 특성을 나타낸다는 점에서 ReRAM 절연막 물질로 적합하다고 보고되고 있다. ReRAM 절연막을 형성할 때, 물리 기상 증착 방법 (PVD)이나 화학 기상 증착법 (CVD)과 같은 방법이 많이 이용된다. 이러한 증착 방법들은 고품질의 박막을 형성시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 높은 온도에서의 공정과 고가의 진공 장비가 이용되기 때문에 경제적인 문제가 있으며, 기판 또는 금속에 플라즈마 손상으로 인한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제점들을 개선하기 위해 용액 공정이 많은 관심을 받고 있다. 용액 공정은 공정과정이 간단할 뿐만 아니라 소자의 대면적화가 가능하고 공정온도가 낮으며 고가의 진공장비가 필요하지 않은 장점을 가진다. 따라서 본 연구에서는, 용액공정을 이용하여 HfOx 기반의 ReRAM 제작하였고 $25^{\circ}C$와 $85^{\circ}C$에서 ReRAM의 동작특성에 미치는 compliance current의 영향을 평가하였다. 실험 방법으로는, hafnium chloride (0.1 M)를 2-methoxyethanol에 충분히 용해시켜서 precursor를 제작하였다. 이후, p-type Si 기판 위에 습식산화를 통하여 300 nm 두께의 SiO2 절연층을 성장시킨 후, 하부전극을 형성하기 위해 electron beam evaporation을 이용하여 10/100 nm 두께의 Ti/Pt 전극을 증착하였다. 순차적으로, 제작된 산화물 precursor를 이용하여 Pt 위에 spin coating 방법으로 1000 rpm 10 초, 6000 rpm 30초의 조건으로 두께 35 nm의 HfOx 막을 증착하였다. 최종적으로, solvent 및 불순물을 제거하기 위해 $180^{\circ}C$의 온도에서 10 분 동안 열처리를 진행하였으며, 상부 전극을 형성하기 위해 electron beam evaporation을 이용하여 Ti와 Al을 각각 50 nm, 100 nm의 두께로 증착하였다. ReRAM 동작에서 compliance current가 미치는 영향을 평가하기 위하여 compliance current를 10mA에서 1mA까지 변화시키면서 측정한 결과, $25^{\circ}C$에서는 compliance current의 크기와 상관없이 일정한 메모리 윈도우와 우수한 endurance 특성을 얻는 것을 확인하였다. 한편, $85^{\circ}C$의 고온에서 측정한 경우에는 1mA의 compliance current를 적용하였을 때, $25^{\circ}C$에서 측정된 메모리 윈도우 크기를 비슷하게 유지하면서 더 우수한 endurance 특성을 얻는 것을 확인하였다. 결과적으로, 용액공정 방법으로 제작된 ReRAM을 측정하는데 있어서 compliance current를 줄이면 보다 우수한 endurance 특성을 얻을 수 있으며, ReRAM 소자의 전력소비감소에 효과적이라고 기대된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.183-183
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• 2015

Indium tin oxide (ITO)는 넓은 밴드갭을 가지는 n-type의 축퇴 반도체로 태양전지, 스마트윈도우, 터치 센서, organic light emitting displays (OLEDs) 등에 널리 적용된다. 최근 touch screen panels (TSPs)의 높은 전기적 특성 및 고해상도 요구에 따라 고품질 ITO 박막개발의 수요도 증가하는 추세이다. 지금까지 ITO 박막의 물성 및 기계적 특성에 관한 많은 연구가 진행되어 왔지만 ITO 초박막 에서의 근본적인 물성 변화에 대한 연구는 미흡한 실정이므로, 이러한 연구는 필수적이라 할 수 있다. ITO 초박막은 광학적 특성은 우수하나, 낮은 결정성으로 인해 전기적 특성이 나쁘다는 단점을 가지며, 이러한 ITO 박막의 결정성은 초기 박막 성장과정에 많은 영향을 받는다. ITO 박막의 초기성장과정은 핵이 생성된 후(nucleation), 각각의 위치에서 성장하게 되고(growth), 합쳐지면서(coalescence) 연속적인 막을 형성 하는데(continuous), 이러한 초기 박막 성장 과정 중에 핵 생성 밀도를 증가시키고 박막이 연속적으로 되는 두께를 감소시킨다면, 더욱 더 고품질의 ITO 초박막을 얻을 수 있을 것이다. 따라서, 본 연구에서는 박막 초기 형성 과정 중 섬들이 합체되는 두께를 최소화시키기 위하여 EMF(electromagnetic field strength) 시스템을 이용하였다. EMF 시스템은 DC 캐소드에 전자석 코일을 장착하여 전자기장을 추가로 부가한 것으로, 이를 이용할 경우 스퍼터 원자가 중성상태로 기판에 도달하는 것이 아니라, 이온화되어 Vp-Vf의 차이로 가속되어 추가적인 에너지를 공급받음으로써 기판표면상에서 확산을 촉진시키므로 박막이 연속적으로 되는 임계 두께를 감소시킬 수 있는 것으로 기대된다. 실험은 실온에서 DC 마그네트론 스퍼터링법을 이용하였으며, 유리기판위에 4, 6, 8, 10, 12, 20 nm의 두께로 ITO 박막을 제작하였다. 스퍼터링 파워는 150 W (3.29 W/cm3), 작업 압력은 0.13 Pa, 기판과 타깃 사이의 거리는 70 mm였다. 각각의 두께에서 EMF 파워 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 W로 인가하여 박막을 제작한 후, EMF 파워에 따른 ITO 박막의 초기 성장 과정중 표면상태를 AFM (atomic force microscope) 이미지를 통하여 관찰하였다. 또한, 두께 약 8 nm에서와 20 nm일 때의 전기적 특성 및 광학적 특성을 관찰하였으며, 두 박막 모두 EMF 파워 15 W를 인가하였을 때 그 특성이 가장 향상되는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통하여 박막은 초기 성장이 중요하므로, 매우 얇은 두께에서 좋은 특성을 가진 박막을 제작하여야 박막의 두께를 증가시켰을 때도 좋은 특성의 막을 얻을 수 있음을 알 수 있었다. 또한, EMF 파워를 증가시킴에 따라 자장강도를 증가시키는 것과 같은 효과 즉, 플라즈마 임피던스가 감소하는 효과를 내어 증착 중 고 에너지 입자 (Ar0, O-)에 의한 박막손상이 감소한 것으로 판단된다. 따라서 적정 EMF 파워 15 W를 인가하였을때 가장 물성이 좋은 ITO 박막을 얻을 수 있었다. 즉, EMF 시스템을 이용하여 저온 공정에서 결함농도가 적은 고품질의 ITO 초박막을 제작할 수 있었다.

• 한국세라믹학회지
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• 제39권10호
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• pp.928-934
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• 2002

Ga을 치환 고용시킨 ZnO(GZO) 박막을 GZO 세라믹 타켓을 사용하여 직류 마그네트론 스퍼터법에 의해 기판온도(RT, 400${\circ}C$), 잔류 $H_2O$ 분압(PH2O; 1.61${\times}10^{-4}∼2.2{\times}10^{-3}$ Pa), $H_2$ 가스 첨가(8.5%), 캐소드의 자장강도(250, 1000G)등의 다양한 조건하에서 제작했다. 기판 가열 없이 100% Ar를 사용한 경우, $P_{H_2O}$가 1.61${\times}10^{-4}$ Pa에서 2.2${\times}10^{-3}$ Pa로 증가 했을 때, 박막의 결정립 크기는 24 nm에서 3 nm로 감소했으며, 비저항은 3.0${\times}10^{-3}$에서 3.1${\times}10^{-2}{\Omega}㎝$ 로 크게 증가함을 보였다. 그러나, 8.5% $H_2$를 Ar 가스에 혼합하여 제막한 결과, GZO 박막의 전기적 특성은 $P_{H_2O}$의 증가에도 불구하고 변화 없이 나타났다. 또한 캐소드의 자장강도를 250G에서 1000G로 증가시킨 경우, GZO 박막의 결정성 및 전기적 특성은 $P_{H_2O}$와 상관없이 크게 향상되었으며, 이것은 플라즈마 임피던스의 감소에 따른 박막 손상의 감소에 기인한다고 생각된다.

• 한국재료학회지
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• 제3권5호
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• pp.443-450
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• 1993

실리콘이 주입된 CaAs 기판위에 플라즈마 화학 증착법으로 자기정렬 gate구조의 Schottky contact을 형성하였다. 갈륨비소 소자 제조를 위하여 두께 1600$\AA$의 턴스텐질화막을 $350^{\circ}C$에서 증착하여 $750^{\circ}C$에서 $900^{\circ}C$까지 급속 열처리 하였다. 텅스텐 질화막과 GaAs계면의 열적 안정성을 XRD(X-ray diffraction), PL(photoluminescence),ODLTS(optical deep livel transient spectroscopy)측정으로 조사하였으며, W보다 $W_{67}N_{33}$ gate를 형성시킬 경우에 GaAs에 미치는 열적손상이 적음을 알 수 있으며 이온 주입한 Si이온이 활성화 되는 것으로 생각된다. $W_{67}N_{33}$ GaAs 다이오드가 약 800-$900^{\circ}C$의 고온열처리 온도에서 W/GaAs 다이오드의 경우보다 열적 안정성이 우수하였다.

• 대한소아치과학회지
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• 제30권3호
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• pp.431-438
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• 2003

수복 치료과정에서 발생하는 온도증가가 치수조직에 미칠 수 있는 위해효과는 치의학의 오랜 관심사였다. 일반적으로, $5.5^{\circ}C$를 초과하는 치수 내 온도변화는 치수조직 에 비가역적인 손상을 야기할 수 있다. 기존의 할로겐 램프 광중합기와 더불어 최근 시판되고 있는 플라즈마 아크 중합기, LED 중합기를 사용하여 복합레진 중합시 치수강 내 온도증가량을 조사하였다. 한 개의 우식이 없는 치아를 대상으로 V급 와동을 형성하였다. 와동 내에 복합레진(Z250, Shade A2)을 충전한 후, 광중합조건을 달리하여 5군(I군: VIP, 20초 (mode 3), II군: VIP, 20초 (mode 6), III군: Flipo, 3초, IV군: Flipo, 5초 (2-step), V군: Lux-O-Max, 40초)으로 분류하고, 각 조건에 맞게 복합레진을 중합시키면서 치수강 내의 온도측정 단자를 통하여 $37.0^{\circ}C$로부터 증가되는 치수강 내 최대 온도증가량을 측정한 결과 다음과 같은 결론을 얻게 되었다. 1. 모든 군에서 치수강 내 최대 온도 증가량은 치수의 변성을 일으키기 시작하는 경계온도인 $5.5^{\circ}C$ 보다 낮았으며, II군에서 치수강 내 최대 온도증가량이 통계적으로 유의하게 가장 높았다(p<0.05). 또한 Lux-O-Max를 조사한 V군은 다른 군보다 낮은 치수강 내 최대 온도증가량을 나타내었다(p<0.05). 2. VIP로 조사한 두 군을 비교할 경우, 조사강도가 높은 II군이 I군보다 치수강 내 최대 온도증가량이 더 높게 증가하였으며(p<0.05), Flipo로 조사한 III군과 IV군 사이에서는 2-step 조사모드로 5초간 조사한 IV군이 3초간 조사한 III군보다 치수강 내 최대 온도증가량이 더 높게 증가하였다(p<0.05). 3. VIP와 Flipo를 비교할 경우, II군이 III, IV군보다 더 높게 증가하였고, IV군이 I군보다 더 높게 증가하였으나(p<0.05), I군과 III군 사이에는 차이를 보이지 않았다.