AIN thin films were prepared using by Rf sputtering method on the GaAs(170) substrate and investigated by X-ray diffractometer, IR spectroscopy, n&k system. The parameters were the substrate temperature, RF power, sputtering duration and the $N_2$/Ar ratio. The AlN thin films of (101) orientation were obtained under the conditions of room temperature and the nitrogen of 60 vol.%. The crystallinity of the films, which were grown respectively under the different conditions, were determined by the comparison of the band width of an E$_1$[TO:680$cm^{-1}$ /] phonon mode. The thicknesses of AlN films were decreased dramatically in the region of the nitrogen of 40~60 vol.% according to the increment of the $N_2$/Ar ratio by which the sputter yield got lower.
In-situ X-선 산란 방법을 이용하여 R.F. 스퍼터링 방법에 의하여 성장시킨 AIN/Si(111)박막의 우선성장과 표면 거칠기의 성장 시간에 따른 변화를 연구하였다. 대부분 의 성장 조건하에서 초기의 AIN박막은 <001> 우선 성장 방위를 가지고 성장하였다. 하지 만 박막의 두께가 증가함에 따라 우선 성장 방위가 많이 바뀌었는데 이 현상은 높은 기판 온도와 높은 R.F. power에서 더욱 뚜렷이 나타났다. 이러한 현상은 <001> 성장 방위를 선 호하는 표면 에너지와 우선 성장 방위의 무질서도를 증가하게 하는 응력(strain)에너지에 관 련된 것으로 해석된다. 이 실험에서는 X-선 반사율을 측정하여 성장 도중의 표면 현상 또 는 연구하였다.
The remote measurement system(RMS) as a new experimental method is limited in its application to crack measurement at elevated temperatures because of the oxide layer on the specimen surface. Since TiAIN and Cr coating layers have a high resistance to oxidation and wear, this paper proposed a TiAIN and Cr coating technique for specimens to facilitate the measurement of crack growth behavior using RMS. To investigate the effects of the coating layer, tension and fatigue tests were carried out at room temperature and at $538^{\circ}C$. The test material was 1Cr-1Mo-0.25V steel which is widely used as a turbine rotor material. From the experimental results, it was found that the mechanical properties of the TiAIN and Cr coated specimens were similar to those of the substrate. Accordingly, the TiAIN and Cr coated layer had hardly any influence on the fatigue crack propagation.
AIN-based film bulk acoustic resonator (FBAR) devices which adopt a membrane-type configuration such as Mo/AIN/bottom-metal/Si are fabricated by employing a novel process. The proposed resonator structure does not require any supporting layer above the substrate, which leads to the reduction in energy loss of the resonators. For all the FBAR devices, the frequency response characteristics are measured and the device parameters, such as return loss and input impedance, are extracted from the frequency responses, and analyzed in terms of the various metals such as Al. Cu, Mo, W used in the bottom-electrode. The mass-loading effect caused by the used bottom-electrode metals is found to be the main reason for the difference revealed in the measured characteristics of the fabricated FBAH devices. The results obtained in this study also show that the degree of match in lattice constant and thermal expansion coefficient hetween piezoelectric layers and electrode metals is crucial to determine the device performance of FEAR.
RF 스퍼터링법으로 (001)Si 기판위에 AIN완충층을 성장하고, 그 위에 HVPE법으로 GaN를 성장하였다. GaN의 성장률은 103$0^{\circ}C$의 온도에서 AIN완충충의 두께가 각각 500$\AA$과 2000$\AA$ 일때 65$\mu\textrm{m}$/hr와 84$\mu\textrm{m}$/hr로서 AIN완충층의 두께가 증가함에 따라 증가하였다. AIN완충층위에서 GaN의 성장초기에는 수 $\mu\textrm{m}$크기의 결정들이 임의의 방향으로 성장된 후 성장시간이 경과함에 따라 수평방향으로의 성장에 의하여 합쳐지게 되며, c-축 방향으로 배향된 평탄한 표면을 갖는 다결정체가 성장되었다. 20K의 온도에서 측정된 광루미네센스(PL)스펙트럼에서는 3.482eV에서 자유여지자에 의한 발광과 3.7472eV에서 반치폭이 9.6meV인 도너 구속여기자 발광 및 3.27eV 부근에서의 도너-억셉터 쌍 사이의 재결합과 LO포는 복제에 의한 발광이 나타났다. 그러나 2.2eV부근에서의 황색발광은 관찰되지 않았다.
TiAIN was deposited onto ISO P2O Cutting Insert Tip substrate by FVAS at the substrate temperature of 80$^{\circ}C$. Cutting and wear test have been performed with TiAIN coated and uncoated WC cutting tools, respectively. Uncoated WC cutting tool has been tested under similar cutting condition for comparison. Cutting force and tool wear of coated and uncoated carbide cutting tools were investigated by cutting length. In cutting test, cutting force of the coated insert tip was larger than the uncoated insert tip by tool wear. Configuration and wear of the coated tool were more stable and resistant than the uncoated. In tool life by the tool wear, the coated cutting tool life was rather longer than the uncoated when tested at high speed (V=250 m/min) than low speed (V=200 m/min), Cutting force, tool wear and life were analysised by tool dynamometer amp(3ch) and oscilloscope.
Reactive radio frequency (RF)magnetron sputter has been used to deposit AlN thin film on a Si substrate. (002)Preferred orientation of AlN thin film has been obtained at low sputtering pressure and high $\textrm{N}_2$ concentration. Also it has been shown that properties of AlN thin film are affected by presputtering time. As presputtering time increased aluminum and nitride concentration of AlN thin film decreased. But oxygen concentration and grain size increased. The good preferred orientation was shown with the short presputtering time.
AIN과 저온 GaN 완충충율 이용하여 Si 기판 위의 후막 GaN의 성장특성을 조샤하였다. Si과 GaN의 격자부정합도와 열팽창계수의 차이를 줄이기 위해 AIN과 저온 GaN를 완충충으로 사용하였다. AIN은 RF sputter를 이용하여 중착온도와 증착시간 및 RF power에 따른 표면 거칠기를 AFM으로 조사하여 최척조건을 확립하여 사용하였다. 또한 저온에서 GaN를 성장시켜 이를 완충충으로 이용하여 후막 GaN의 성장시 미치는 영향을 살펴보았다. 성장온도와 V/III 비율이 후막 성장시 표면특성과 결정성 및 성장속도에 미치는 영향을 조사하였다. 후막 GaN의 표연특성 및 막의 두께는 SEM과 $\alpha-step$을 이용하여 측정하였으며 결정성은 X-ray Diffractometer를 이용하여 조사하였다.
공진주파수 스펙트럼법을 이용하여 ZnO 와 AIN 압전박막의 임피던스 특성 및 전기기계결합계수 특성에 대해 조사하였다. 압전박막의 두께가 얇을수록 전체적인 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 기판의 두께가 얇을수록 응답 피크의 모드 수가 감소하는 것이 관찰되었다. 입력 Kt² 값으로부터 평가된 Kt² 값을 통해 압전박막의 두께보다 기판의 두께 변화에 대한 영향이 더 큼을 알 수 있었고, 기판의 acoustic 임피던스에 의해서도 Kt² 값이 감소함을 알 수 있었다. 전극 효과가 첨가되면 임피던스 응답 피크의 크기가 감소하였으며, 전극의 acoustic 임피던스가 커짐에 따라 응답피크는 더 작아졌다. 공진주파수 스펙트럼법에서 전극은 질량부하로 고려되기 때문에 전극 효과가 첨가된 경우 Keff² 값은 증가하며, 전극의 acoustic 임피던스가 크면 그 효과는 더 커졌다. 공진주파수 스펙트럼법을 이용한 시뮬레이션을 통해 기판, 압전체, 전극으로 이루어진 composite 공진기의 특성 분석과 설계까지도 가능함을 알 수 있었다.
유한요소법을 이용한 IGBT 3상 풀브릿지 모듈의 열.응력 해석을 수행하였다. 패키지 재료에 의한 영향을 살피고자 AIN과 $A1_2O_3$절연기판을 사용한 경우를 비교하였으며, 적층구조의 규격을 변화시켜 열해석 및 열응력 해석결과를 비교하였다. 열해석 경계조건 설정에 따른 차이를 비교하기 위하여 등가열전달계수 경계조건(FHTCC)과 일정온도 경계조건(CTC)으로 나누어 해석하였다. 절연기판 면적의 증가는 열저항 감소에 거의 기여하지 못하였으나 열응력 감소에는 상당한 효과를 보였는데, 기판면적이 3배 넓어지면 열저항 감소분은 $A1_2O_3$ 절연기판 모듈에서 8.9%정도, AIN 절연기판 모듈에선 1.5% 정도 감소하는데 그쳤으나 열응력은 최고 60%의 감소를 보였다. 또한 솔더의 두께가 증가할수록 열저항은 증가하였으나, 열응력은 감소 또는 일정하게 유지함을 확인하였다. 각 모듈에서 최대응력값은 모두 절연기판과 접촉된 상, 하부 Cu pad에서 발생하였으며 모듈 패키지 가장자리 부분보다는 중앙부의 응력값이 높았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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