• Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers
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• v.19 no.4
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• pp.1-8
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• 2005

Plasma researches using parallel-plate electrodes are widely used in semiconductor application such as etching and thin film deposition. Therefore, a quantitative understanding and control of plasma behavior are becoming increasingly necessary because their important applications and simulation techniques have been actively carried out in order to solve such problems above. In this paper, we developed a two-dimensional(2D) self-consistent fluid model, because 2D models can deal with real reactor geometries. The fluid model is based on particle continuity equations for taking account of an electrode system in a cylindrical geometry. An pure Ar gas was used at 500[mTorr] and radio-frequency (13.56(MHz)). Four models were simulated under the different electrode geometries which have chamber widths of 5.25, 6.0, 8.0, and 10.0[cm] and we compared their results with each other. Plasma uniformity and a do self-bias voltage were also discussed.

• Journal of Sensor Science and Technology
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• v.29 no.5
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• pp.293-302
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• 2020

Food safety has emerged as a growing concern for human health in recent times. Consuming contaminated food may lead to serious health problems, and therefore, a system for monitoring food freshness that is both non-detrimental to the quality of food and highly accurate is required to ensure that only high-quality fresh food packages are provided to the customers. This paper proposes a method to monitor and detect food quality using a compact smart sensor tag. The smart tag is composed of three ultra-low-power sensors, which monitor four major indicators of food freshness: temperature, humidity, and the concentrations of ammonia and hydrogen sulfide gases. An RF energy scavenging circuit is integrated into the smart sensor tag to harvest energy from radio waves at a high frequency of 13.56 MHz to supply sufficient power to the tag. Experimental results show that the proposed energy harvester can efficiently obtain energy at a distance of approximately 40 cm from a 4 W reader. In addition, the proposed smart sensor tag can operate without any battery, thereby eliminating the requirement of frequent battery replacement and consequently decreasing the cost. Meanwhile, the freshness of preserved pork is continuously monitored under two conditions--room temperature and refrigerator temperature--both of which are the most common temperatures under which food is generally stored. The food-monitoring experiments are conducted over a period of one week using the proposed battery-less tag. Based on the experimental results, the food assessment is classified into four categories: fresh, normal, low, and spoiled.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 1998.07d
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• pp.1352-1354
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• 1998

$LiNbO_3$ transistor showed relatively stable characteristic, low interface trap density, and large remanent polarization. This paper reports ferroelectric $LiNbO_3$ thin films grown directly on p-type Si(100) substrates by 13.56 MHz rf magnetron sputtering system for FRAM applications. To take advantage of low temperature requirement for growing films, we deposited $LiNbO_3$ films lower than $300 ^{\circ}C$. RTA(Rapid Thermal Anneal) treatment was performed for as-deposited films in an oxygen atmosphere at $600^{\circ}C$ for 60 sec. We learned from X-ray diffraction that the RTA annealed films were changed from amorphous to poly-crystalline $LiNbO_3$ which exhibited (012), (015), and (022) orientations. The I-V characteristics of $LiNbO_3$ films before and after anneal treatment showed that RTA improved the leakage current of films. The leakage current density of films decreased from $10^{-5}$ to $10^{-7} A/cm^2$ at room temperature measurement. Breakdown electric field of the films exhibited higher than 500 kV/cm. The C-V curves showed the clockwise hysteresis represents ferroelectric switching characteristics. From C-V curves, we calculated dielectric constant of thin film $LiNbO_3$ as 27.5 which is close to that of bulk value.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2007.11a
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• pp.281-284
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• 2007

Recently, we have developed p-i-n a-Si:H single junction thin film solar cells with RF (13.56MHz) plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system, and also successfully fabricated the mini modules ($>300cm^2$), using the laser patterning technique to form an integrated series connection. The efficiency of a mini module was 7.4% ($Area=305cm^2$, Isc=0.25A, Voc=14.74V, FF=62%). To fabricate large area modules, it is important to optimise the integrated series connection, without damaging the cell. We have newly installed the laser patterning equipment that consists of two different lasers, $SHG-YVO_4$ (${\lambda}=0.532{\mu}m$) and YAG (${\lambda}=1.064{\mu}m$). The mini-modules are formed through several scribed lines such as pattern-l (front TCO), pattern-2 (PV layers) and pattern-3 (BR/back contact). However, in the case of pattern-3, a high-energy part of laser shot damaged the textured surface of the front TCO, so that the resistance between the each cells decreases due to an incomplete isolation. In this study, the re-deposition of SnOx from the front TCO, Zn (BR layer) and Al (back contact) on the sidewalls of pattern-3 scribed lines was observed. Moreover, re-crystallization of a-Si:H layers due to thermal damage by laser patterning was evaluated. These cause an increase of a leakage current, result in a low efficiency of module. To optimize a-Si:H single junction thin film modules, a laser beam profile was changed, and its effect on isolation of scribed lines is discussed in this paper.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.25 no.6
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• pp.439-444
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• 2012

For the application of photo-detector as active layer, we have studied how to deposit SiGe thin film using an independent Si target and Ge target, respectively. Both targets were synthesized by purity of 99.999%. Plasma generators were generated by radio frequency (rf, 13.56 MHz) and direct current (dc) power. When Ge and Si targets were sputtered by dc and rf power, respectively, we could observe the growth of highly crystalline Ge thin film at the temperature of $400^{\circ}C$ from the result of raman spectroscopy and X-ray diffraction method. However, SiGe thin film did not deposit above method. Inversely, we changed target position like that Ge and Si targets were sputtered by rf and dc power, respectively. Although Ge crystalline growth without Si target sputtering deteriorated considerably, the growth of SiGe thin film was observed with increase of Si dc power. SiGe thin film was evaluated as microcrystalline phase which included (111) and (220) plane by X-ray diffraction method.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.228-228
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• 2010

pin-형 비정질 실리콘 태양전지에서 p-층은 창물질로서 전기 전도도가 크고, 빛 흡수가 작어야 한다. p층의 두께가 얇으면 i층에서 충분한 내부전위를 얻을 수 없어 개방전압이 작아진다. 반대로 p-층 두께가 두꺼워지면 p-층 자체에서 빛 흡수가 증가하고, 높은 불순물 농도(> $10^{20}/cm^3$)에 의한 표면재결합이 문제가 되어 변환효율이 감소한다. 밴드갭이 큰 물질로 창층을 만들면 짧은 파장의 입사광이 직접 i-층을 비추므로 단락전류와 곡선인자를 증가시킬 수 있다. 본 실험에서는 비정질 실리콘 증착과 박막 특성 분석을 위하여, $5cm{\times}5cm$ 크기의 eagle 2000 glass(유리)와 p형 실리콘 wafer가 사용되었다. 투과도, 흡수도, Raman, 암전도도 와 광전도도 특성 측정에 유리 기판에 증착된 박막을, 두께 측정, FTIR 측정에는 실리콘 기판에 증착된 박막이 각각 사용되었다. p형 비정질 실리콘 증착에는 $SiH_4$, $H_2$, $B_2H_6$ 가스를 사용하였고, 플라즈마 형성에는 13.56MHz의 RF 소스가 사용하였다.p층은 $SiH_4$ 가스와 $H_2$ 가스비가 1:5인 조건에서 $B_2H_6$을 도핑하여 형성하였다. $B_2H_6$가스량을 변화시키며 형성하였으며, $B_2H_6$가스량이 증가함에 따라 암전도도가 증가하였으나, 광학적 밴드갭이 감소하였다. $H_2/SiH_4$ 가스 비가 0.001일 때 밴드갭은 1.76으로 i층보다 높게 형성되었으며, 암전도도는 $10^{-7}$이었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.97-97
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• 2010

많은 플라즈마 공정 중에 건식 식각은 복잡하고 표면반응이 잘 알려지지 않은 등의 이유로 가장 어려운 분야 중의 하나이다. 이러한 이유로 식각 장치 디자인뿐만 아니라 플라즈마를 이용한 건식 식각의 공정 조건은 수많은 시행착오를 통해 시도되어 왔다. 이런 문제들을 극복하기 위해 많은 연구자들에 의해서 다양한 방법과 tool을 이용해 모델링이 시도되고 있다. 본 연구에서는 $CF_4$ 가스를 이용한 유도결합 플라즈마에 의해 Si와 $SiO_2$를 식각하는 것을 상용 프로그램인 전산모사 유체역학 시뮬레이터인 CFD-ACE+를 이용하여 모델링했다. 150 mm 직경의 웨이퍼에 대한 모델은 식각 속도 실험결과와 비교 하였다. Ar의 경우 20 mTorr에서 13.56 MHz, 500 W인가 시 2.0 eV의 전자온도와 $7.3{\times}10^{11}\;cm^{-3}$의 전자밀도가 계산결과와 상당히 일치하게 측정되었고, $CF_4$를 이용한 $SiO_2$ 식각에서도 식각 속도가 평균 190 nm/min로 일치했고 식각 균일도는 3% 였다. 450 mm 웨이퍼 공정용 장치의 모델 계산 결과에서는 안테나와 기판의 거리, 챔버의 단면적, 기판 지지대와 배기구와의 높이 등 기하학적인 구조와 각 안테나 턴의 위치 및 전류비가 플라즈마 균일도에 많은 영향을 주었으며, 안쪽부터 4 turn이 있는 경우 2번째, 4번째 turn에만 1:4의 전류비를 인가했을 때, 수십%의 전자밀도의 불균일도를 4.7%까지 낮출 수 있었다. 또한, Si 식각에서는 식각 속도의 분포가 F radical의 분포와 같은 경향을 보임을 확인했고, $SiO_2$ 식각에서는 전자 밀도의 분포와 일치함을 확인함으로써 균일한 식각을 위해서 두 물질의 식각 공정에서는 다른 접근의 시도가 필요함을 확인했다. 플라즈마의 준중성 조건을 이용해서 Poisson 방정식을 풀지 않고 sheath를 해석적 모델로 처리하는 방법과, Poisson 식으로 정전기장을 푸는 방법을 통해서 입사 이온의 에너지 분포를 비교하였다. 에너지 범위는 80~120 eV로 같지만, 실험에서는 IED가 낮은 에너지 쪽이 더 높게 측정됐고, 계산 결과에서는 높은 에너지 쪽이 높았다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.247.1-247.1
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• 2014

The capacitive coupled plasma is used widely in the semiconductor industries. Especially, the uniformity of the industrial plasma is heavily related with defect ratio of devices. Therefore, the industries need the capacitive coupled plasma source which can generate the uniform plasma and control the plasma's uniformity. To achieving the uniformity of the large area plasma, we designed multi-powered electrodes. We controlled the uniformity by controlling the power of each electrode. After this work, we started to research another concept of the plasma device. We make the plasma chamber that has multi-ground electrodes imaginary (CST microwave studio) and simulate the electric field. The shape of the multi-ground electrodes is ring type, and it is same as the shape of the multi-power electrodes that we researched before. The diameter of the side electrode's edge is 300mm. We assumed that the plasma uniformity is related with the impedance of ground electrodes. Therefore we simulated the imaginary chamber in three cases. First, we connected L (inductor) and C (capacitor) at the center of multi-ground electrodes. Second, we changed electric conductivity of multi-ground electrode. Third, we changed the insulator's thickness between the center ground electrode and the side ground electrode. The driving frequency is 2, 13.56 and 100 MHz. We switched our multi-powered electrode system to multi-ground electrode system. After switching, we measured the plasma uniformity after installing a variable vacuum capacitor at the ground line. We investigate the effect of ground electrodes' impedance to plasma uniformity.

• Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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• 2008.04a
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• pp.243-246
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• 2008

ISM(Industrial, Scientific, Medical)대역은 비면허 대역으로 일정한 출력 규제만 지키면 자유롭게 사용할 수 있다는 장점으로 인하여 육상 통신뿐만 아니라 해상 통신 영역까지 그 사용량이 급증하고 있다. 이에 어선 내에서 사용하는 전파응용설비 및 ISM대역을 사용하는 소출력무선기기 등과의 전파간섭 문제는 시스템의 안정성을 열화시킬 수 있는 요인이 되며, 선박상황을 고려하면 안전성과 직결되므로, 간과되지 말아야 한다. 따라서 ISM대역에서 사용되거나 사용될 무선설비의 간섭확률 분석은 필수적이다. 본 논문에서는 Monte-Carlo 방식을 기반으로 하는 SEAMCAT를 이용하여 거리 및 밀도에 따른 간섭 시나리오와 전파 간섭 simulation methodology를 제안하였으며, 해상에서 환경을 가정하여 다른 전파간섭을 배제하였다. 제안된 시나리오를 적용하여 13.56MHz ISM 대역의 거리 시나리오 시뮬레이션 결과 RFID는 4.7m 이상, 모형기기는 2.7m 이상의 동종 기기간 이격거리를 가질 경우 간섭 영향이 양호하였다. 밀도 시나리오 시뮬레이션 결과 RFID(${V_r}$)를 중심으로 간섭 영향권에 RFID와 모형기기가 각각 2개 이하, 모형기기(${V_r}$)를 중심으로 간섭 영향권에 모형기기 2개 이하, RFID 1개 이하로 사용될 경우 통신환경이 양호함을 알 수 있었다. 제안된 간섭 시나리오 및 시뮬레이션 기법은 향후 ISM대역의 규제 정책 및 간섭확률 분석에 기여할 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.507-507
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• 2012

컷오프 진단법은 두 개의 탐침 형태로 제작된 마이크로 웨이브 진단법으로, 간단한 수식을 통해 전자밀도, 전자온도 등을 측정할 수 있다. 컷오프 탐침은 방사 안테나, 측정 안테나와 네트워크 분석기로 구성되어 있다. 네트워크 분석기는 두 안테나 사이의 플라즈마 투과 스펙트럼을 만드는데 쓰이며, 스펙트럼 분석을 통해 플라즈마 변수들을 측정할 수 있다. 이 진단법은 장치나 분석방법이 매우 간단한 장점을 지니며, 약 1 mW 정도의 적은 파워를 사용하여 플라즈마 상태를 거의 변화시키지 않는 측정이 가능하다. 또한 CF4와 같은 공정 가스를 이용한 플라즈마에서도 사용이 가능하다. 그러나 컷오프 진단법을 사용한 측정은 다른 종류의 진단법과 마찬가지로, 약 1초 정도의 긴 시간을 필요로 하는 단점이 있어, 펄스 플라즈마나 토카막과 같이 빠르게 변하는 플라즈마를 측정하기에는 무리가 있다. 컷오프 탐침의 시간 분해능을 향상시키고자, 최근에 푸리에 컷오프 탐침(FCP)이 개발되었다. 펄스 형태의 단일신호를 플라즈마를 투과하기 전후로 비교하면 투과 스펙트럼 및 플라즈마 변수들을 얻을 수 있으며, 측정시간을 약 15 ns 정도로 줄일 수 있었다. 이 방법의 신뢰도 및 성능은 이미 CW 플라즈마와 펄스 플라즈마에서 확인되었다. 본 연구에서는 FCP의 초고속 측정의 장점을 이용해서 13.56 MHz의 CCP 및 400 kHz의 CCP에서 RF 위상에 따라 변하는 플라즈마를 측정하였으며, 이에 따라 RF CCP에서의 전자의 동역학 분석을 할 수 있었다.