• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2001.06a
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• pp.72-72
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• 2001

Plasma polymerized thin films have been deposited on Si(lOO) substrates at $25-400^{\circ}C$ using thiophene ($C_4H_4S$) precursor by plasma assisted chemical vapor deposition (PACVD) method for low-dielectric device application. In order to compare physical properties of the as-grown thin films, the effects of the plasma power, gas flow ratio and deposition temperature on the dielectric constant and thermal stability were mainly studied. XRD and TED studies revealed that the as-grown thin films have highly oriented amorphous polymer structure. XPS data showed that the polymerized thin films that grown under different RF power and deposition temperature as well as different gas ratio of $Ar:H_2$ have different stoichiometric ratio of C and S compared with that of monomer, indicating a formation of mixture polymers. Moreover, we also realized that oxygen free and thermally stable polymer thin films could be grown at even $400^{\circ}C$. The results of SEM, AFM and TEM showed that the polymer films with smooth surface and sharp interface could be grown under various deposition conditions. From the electrical property measurements such as I-V and C-V characteristics, the minimum dielectric constant and the best leakage current were obtained to be about 3.22 and $10-11{\;}A/\textrm{cm}^2$, respectively.

• Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea SD
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• v.37 no.6
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• pp.43-49
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• 2000

The TiN thin films were deposited by ALE(atomic layer epitaxy) on (100) silicon substrate. The TiN thin films were characterized by means of XRD, 4-point probe, AFM, AES and SEM. TEMAT(terakis(ethyl methy lamino)titanium) and $NH_3$ were injected into the reactor in sequence of TEMAT-$N_2-NH_3-N_2$ to ensure a saturated surface reaction. As a result, the depostion rate of the TiN film was controlled by self-limiting growth mechanism at temperature range form 150 to 220 $^{\circ}C$. Deposited TiN films, all of which show amorphous structure, had a fixed deposition rate of 4.5 ${\AA}$/cycle. The resistivity of 210 ~ 230 ${\mu}{\Omega}{\cdot}$cm and the surface r.m.s. roughness of 7.9 ~ 9.3 ${\AA}$ were measured. When TiN film of 2000 ${\AA}$ were deposited, a excellent step coverage were observed in a trench structure of 0.43${\mu}m$ contacts with 6:1 aspect ratio.

• The Magazine of the IEIE
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• v.29 no.6
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• pp.76-80
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• 2002

'Liquid Crystal의 상전이(相轉移)와 광학적 이방성(異方性)이 1888년과 1889년 F. Reinitzer와 O. Lehmann에 의해 Monatsch Chem.과 Z.Physikal.Chem.에 각각 보고된 후 부터 제2차 세계대전이 끝난 뒤인 1950년대 까지는 Liquid Crystal을 단지실험실에서의 기초학문 차원의 연구 대상으로만 다루어 왔다. 1963년 Williams가 Liquid Crystal Device로는 최초로 특허 출원을 하였으며, 1968년 RCA사의 Heilmeier등은 Nematic 액정(液晶)에 저주파(低周波) 전압(電壓)을 인가하면 투명한 액정이 혼탁(混濁)상태로 변화하는 '동적산란(動的散亂)'(Dynamic Scattering) 현상을 이용하여 최초의 DSM(Dynamic Scattering Mode) LCD(Liquid Crystal Display)를 발명하였다. 비록 150V 이상의 높은 구동전압과 과소비전력의 특성 때문에 실용화에는 실패하였지만 Guest-Host효과와 Memory효과 등을 발견하였다. 1970년대에 이르러 실온에서 안정되게 사용 가능한 액정물질들이 합성되고(H. Kelker에 의해 MBBA, G. Gray에 의한 Cyano-Biphenyl 액정의 합성), CMOS 트랜지스터의 발명, 투명도전막(ITO), 수은전지등의 주변기술들의 발전으로 인하여 LCD의 상품화가 본격적으로 이루어지게 되었다. 1971년에는 M. Shadt, W. Helfrich, J.L. Fergason등이 TN(Twisted Nematic) LCD를 발명하여 전자 계산기와 손목시계에 응용되었고, 1970년대 말에는 Sharp에서 Dot Matrix형의 휴대형 컴퓨터를 발매하였다. 이러한 단순 구동형의 TN LCD는 그래픽 정보를 표시하는 데에는 품질의 한계가 있어 1979년 영국의 Le Comber에 의해 a-Si TFT(amorphous Silicon Thin Film Transistor) LCD의 연구가 시작되었고, 1983년 T.J. Scheffer, J. Nehring, G. Waters에 의해 STN(Super Twisted Nematic) LCD가 창안되었고, 1980년 N. Clark, S. Lagerwall 및 1983년 K.Yossino에 의해 Ferroelectric LCD가 등장하여 LCD의 정보 표시량 증대에 크게 기여하였다. Color화의 진전은 1972년 A.G. Ficher의 셀 외부에 RGB(Red, Green, Blue) filter를 부착하는 방안과, 1981년 T. Uchida 등에 의한 셀 내부에 RGB filter를 부착하는 방법에 의해 상품화가 되었다. 1985년에는 J.L. Fergason에 의해 Polymer Dispersed LCD가 발명되었고, 1980년대 중반에 이르러 동화상(動畵像) 표시가 가능한 a-Si TFT LCD의 시제품(試製品) 개발이 이루어지고 1990년부터는 본격적인 양산 시대에 접어들게 되었다. 1990년대 초에는 STN LCD의 Color화 및 대형화(大型化) 고(高)품위화에 힘입어 Note-Book PC에 LCD가 본격적으로 적용이 되었고, 1990년대 후반에는TFT LCD의 표시품질 대비 가격경쟁력 확보로 인하여 Note-Book PC 시장을 독점하기에 이르렀다. 이후로는 TFT LCD의 대형화가 중요한 쟁점으로 부각되고 있고, 1995년 삼성전자는 당시 세계최대 크기의 22' TFT LCD를 개발하였다. 또한 LCD의 고정세(高情細)화를 위해 Poly Si TFT LCD의 개발이 이루어졌고, 디지타이져 일체형 LCD의 상품화가 그 응용의 폭을 넓혔으며, LCD의 대형화를 위해 1994년 Canon에 의해 14.8', 21' 등의 FLCD가 개발되었다. 대형화 방안으로 Tiled LCD 기술이 개발되고 있으며, 1995년에 Sharp에 의해 21' 두장의 Panel을 이어 붙인 28' TFT LCD가 전시되었고 1996년에는 21' 4장의 Panel을 이어 붙인 40'급 까지의 개발이 시도 되었으며 현재는 LCD의 특성향상과 생산설비의 성능개선과 안정적인 공정관리기술을 바탕으로 삼성전자에서 단패널 40' TFT LCD가 최근에 개발되었다. Projection용 디스플레이로는 Poly-Si TFT LCD를 이용하여 $25'{\sim}100'$사이의 배면투사형과 전면투사형 까지 개발되어 대형 TV시장을 주도하고 있다. 21세기 디지털방송 시대를 맞아 플라즈마디스플레이패널(PDP) TV, 액정표시장치 (LCD)TV, 강유전성액정(FLCD) TV 등 2005년에 약 1500만대 규모의 거대 시장을 형성할 것으로 예상되는 이른바 '벽걸이TV'로 불리는 차세대 초박형 TV 시장을 선점하기 위하여 세계 가전업계들이 양산에 총력을 기울이고 있다. 벽걸이TV 시장이 본격적으로 형성되더라도 PDP TV와 LCD TV가 직접적으로 시장에서 경쟁을 벌이는 일은 별로 없을 것으로 보인다. 향후 디지털TV 시장이 본격적으로 열리면 40인치 이하의 중대형 시장은 LCD TV가 주도하고 40인치 이상 대화면 시장은 PDP TV가 주도할 것으로 보는 시각이 지배적이기 때문이다. 그러나 이러한 직시형 중대형(重大型)디스플레이는 그 가격이 너무 높아서 현재의 브라운관 TV를 대체(代替)하기에는 시일이 많이 소요될 것으로 추정되고 있다. 그 대안(代案)으로는 비교적 저가격(低價格)이면서도 고품질의 디지털 화상구현이 가능한 고해상도 프로젝션 TV가 유력시되고 있다. 이러한 고해상도 프로젝션 TV용으로 DMD(Digital Micro-mirror Display), Poly-Si TFT LCD와 LCOS(Liquid Crystals on Silicon) 등의 상품화가 진행되고 있다. 인터넷과 정보통신 기술의 발달로 휴대형 디스플레이의 시장이 예상 외로 급성장하고 있으며, 요구되는 디스플레이의 품질도 단순한 문자표시에서 그치지 않고 고해상도의 그래픽 동화상 표시와 칼라 표시 및 3차원 화상표시까지 점차로 그 영역이 넓어지고 있다. <표 1>에서 보여주는 바와 같이 LCD의 시장규모는 적용분야 별로 지속적인 성장이 예상되며, 새로운 응용분야의 시장도 성장성을 어느 정도 예측할 수 있다. 따라서 LCD기술의 연구개발 방향은 크게 두가지로 분류할 수 있으며 첫째로는, 현재 양산되고 있는 LCD 상품의 경쟁력강화를 위하여 원가(原價) 절감(節減)과 표시품질을 향상시키는 것이며 둘째로는, 새로운 타입의 LCD를 개발하여 기존 상품을 대체하거나 새로운 시장을 창출하는 분야로 나눌 수 있다. 이와 같은 관점에서 현재 진행되고 있는 LCD기술개발은 다음과 같이 분류할 수 있다. 1) 원가 절감 2) 특성 향상 3) New Type LCD 개발.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.02a
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• pp.27-27
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• 2010

최근에 고유가와 지구온난화로 인하여 에너지가 향후 인류의 50년을 좌우할 가장 큰 문제로 대두되고 있어서 지구의 모든 에너지의 근원인 태양광을 이용하는 태양광 발전은 무한한 청정 에너지로 각광받고 있다. 빛을 흡수하여 전기에너지로 변환하는 태양전지는 풍력, 수소연료전지, 조력, 바이오에탄올 등의 신재생에너지 기술 중에서 상품성은 가장 뛰어나지만 발전단가가 가장 높은 것이 단점이다. 태양광 발전단가를 줄여서 기존의 화석에너지를 이용한 발전단가와 견줄 수 있는 그리드 패러티(grid parity)를 달성하려면 태양전지 모듈의 고효율화와 동시에 저가화가 반드시 이루어져야 한다. 현재 태양광 모듈 시장의 90%는 효율이 12-16% 정도로 높은 단결정(single crystalline or monocrystalline) 실리콘이나 다결정(polycrystalline or multicrystalline) 실리콘 등의 벌크(bulk)형 결정질 실리콘 모듈이 차지하고 있으나 원재료인 실리콘 웨이퍼의 제조단가의 50%를 차지하고 있어서 저가화가 어렵다. 반면, 원료가스를 분해하여 대면적 기판에 증착하는 박막(thin-film) 실리콘 태양전지의 경우는 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 박막 실리콘 모듈은 매우 적은 실리콘 원재료를 소비한다. 단결정이나 다결정 실리콘 웨이퍼의 두께가 $180-250\;{\mu}m$ 정도인 것에 비해서 박막 실리콘의 두께는 $0.3-3\;{\mu}m$ 수준이다. 더불어, 유리, 플라스틱 등의 저가 기판에 저온 대면적 증착이 가능하여 저가양산화에 유리하다. 박막 실리콘 모듈은 벌크형 실리콘 모듈(-0.5%/K) 대비 낮은 온도계수[비정질 실리콘(amorphous silicon; a-Si:H)의 경우 -0.2%/K]와 빛의 세기가 약한 산란광에서도 동작하여 평균발전시간이 증가하므로 외부환경에서 우수한 발전성능을 보이고 있다. 태양전지 모듈은 상온에서의 안정화 효율을 기준으로 가격이 책정되어($/$W_p$) 판매되기 때문에 벌크형 실리콘 모듈에 비해서 박막 실리콘 모듈은 가격대 성능비가 우수하다. 따라서 박막 실리콘 모듈은 벌크형 결정 실리콘 모듈의 대안으로 떠오르고 있으며, 레이저 기술을 이용하여 수려한 투광형 건물일체형(building integrated photovoltaic; BIPV) 모듈을 제작할 수 있는 장점도 있다. 이러한 장점에도 불구하고 기존의 양산화된 단일접합 비정질 실리콘 태양광 모듈은 효율이 6-7%로 낮아서 설치면적 및 설치 모듈의 증가가 성장의 걸림돌이 되고 있다. 박막 실리콘 태양전지의 고효율화를 도모하기 위해서 적층형 탄뎀셀로 양산 트렌드가 변화하고 있다. 이에 적층형 박막 실리콘 태양전지 효율의 한계 및 돌파구에 대해서 논의한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.115-116
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• 2012

The demand for flexible electronic systems such as wearable computers, E-paper, and flexible displays has increased due to their advantages of excellent portability, conformal contact with curved surfaces, light weight, and human friendly interfaces over present rigid electronic systems. This seminar introduces three recent progresses that can extend the application of high performance flexible inorganic electronics. The first part of this seminar will introduce a RRAM with a one transistor-one memristor (1T-1M) arrays on flexible substrates. Flexible memory is an essential part of electronics for data processing, storage, and radio frequency (RF) communication and thus a key element to realize such flexible electronic systems. Although several emerging memory technologies, including resistive switching memory, have been proposed, the cell-to-cell interference issue has to be overcome for flexible and high performance nonvolatile memory applications. The cell-to-cell interference between neighbouring memory cells occurs due to leakage current paths through adjacent low resistance state cells and induces not only unnecessary power consumption but also a misreading problem, a fatal obstacle in memory operation. To fabricate a fully functional flexible memory and prevent these unwanted effects, we integrated high performance flexible single crystal silicon transistors with an amorphous titanium oxide (a-TiO2) based memristor to control the logic state of memory. The $8{\times}8$ NOR type 1T-1M RRAM demonstrated the first random access memory operation on flexible substrates by controlling each memory unit cell independently. The second part of the seminar will discuss the flexible GaN LED on LCP substrates for implantable biosensor. Inorganic III-V light emitting diodes (LEDs) have superior characteristics, such as long-term stability, high efficiency, and strong brightness compared to conventional incandescent lamps and OLED. However, due to the brittle property of bulk inorganic semiconductor materials, III-V LED limits its applications in the field of high performance flexible electronics. This seminar introduces the first flexible and implantable GaN LED on plastic substrates that is transferred from bulk GaN on Si substrates. The superb properties of the flexible GaN thin film in terms of its wide band gap and high efficiency enable the dramatic extension of not only consumer electronic applications but also the biosensing scale. The flexible white LEDs are demonstrated for the feasibility of using a white light source for future flexible BLU devices. Finally a water-resist and a biocompatible PTFE-coated flexible LED biosensor can detect PSA at a detection limit of 1 ng/mL. These results show that the nitride-based flexible LED can be used as the future flexible display technology and a type of implantable LED biosensor for a therapy tool. The final part of this seminar will introduce a highly efficient and printable BaTiO3 thin film nanogenerator on plastic substrates. Energy harvesting technologies converting external biomechanical energy sources (such as heart beat, blood flow, muscle stretching and animal movements) into electrical energy is recently a highly demanding issue in the materials science community. Herein, we describe procedure suitable for generating and printing a lead-free microstructured BaTiO3 thin film nanogenerator on plastic substrates to overcome limitations appeared in conventional flexible ferroelectric devices. Flexible BaTiO3 thin film nanogenerator was fabricated and the piezoelectric properties and mechanically stability of ferroelectric devices were characterized. From the results, we demonstrate the highly efficient and stable performance of BaTiO3 thin film nanogenerator.

• Journal of the Korean Ceramic Society
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• v.52 no.6
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• pp.410-416
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• 2015

Recently, a new $Y_2O_3$ coating deposited using the EB-PVD method has been developed for erosion resistant applications in fluorocarbon plasma environments. In this study, surface crack formation in the $Y_2O_3$ coating has been analyzed in terms of residual stress and elastic modulus. The coating, deposited on silicon substrate at temperatures higher than $600^{\circ}C$, showed itself to be sound, without surface cracks. When the residual stress of the coating was measured using the Stoney formula, it was found to be considerably lower than the value calculated using the elastic modulus and thermal expansion coefficient of bulk $Y_2O_3$. In addition, amorphous $SiO_2$ and crystalline $Al_2O_3$ coatings were similarly prepared and their residual stresses were compared to the calculated values. From nano-indentation measurement, the elastic modulus of the $Y_2O_3$ coating in the direction parallel to the coating surface was found to be lower than that in the normal direction. The lower modulus in the parallel direction was confirmed independently using the load-deflection curves of a micro-cantilever made of $Y_2O_3$ coating and from the average residual stress-temperature curve of the coated sample. The elastic modulus in these experiments was around 33 ~ 35 GPa, which is much lower than that of a sintered bulk sample. Thus, this low elastic modulus, which may come from the columnar feather-like structure of the coating, contributed to decreasing the average residual tensile stress. Finally, in terms of toughness and thermal cycling stability, the implications of the lowered elastic modulus are discussed.

• The Journal of the Korea Contents Association
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• v.9 no.12
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• pp.742-749
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• 2009

The use of cone-beam computed tomography(CBCT) has been proposed for guiding the delivery of radiation therapy. A kilovoltage imaging system capable of radiography, fluoroscopy, and cone-beam computed tomography(CT) has been integrated with a medical linear accelerator. A standard clinical linear accelerator, operating in arc therapy mode, and an amorphous-silicon (a-Si) with an on-board electronic portal imager can be used to treat palliative patient and verify the patient's position prior to treatment. On-board CBCT images are used to generate patient geometric models to assist patient setup. The image data can also, potentially, be used for dose reconstruction in combination with the fluence maps from treatment plan. In this study, the accuracy of Hounsfield Units of CBCT images as well as the accuracy of dose calculations based on CBCT images of a phantom and compared the results with those of using CT simulator images. Phantom and patient studies were carried out to evaluate the achievable accuracy in using CBCT and CT stimulator for dose calculation. Relative electron density as a function of HU was obtained for both planning CT stimulator and CBCT using a Catphan-600 (The Phantom Laboratory, USA) calibration phantom. A clinical treatment planning system was employed for CT stimulator and CBCT based dose calculations and subsequent comparisons. The dosimetric consequence as the result of HU variation in CBCT was evaluated by comparing MU/cCy. The differences were about 2.7% (3-4MU/100cGy) in phantom and 2.5% (1-3MU/100cGy) in patients. The difference in HU values in Catphan was small. However, the magnitude of scatter and artifacts in CBCT images are affected by limitation of detector's FOV and patient's involuntary motions. CBCT images included scatters and artifacts due to In addition to guide the patient setup process, CBCT data acquired prior to the treatment be used to recalculate or verify the treatment plan based on the patient anatomy of the treatment area. And the CBCT has potential to become a very useful tool for on-line ART.)

• Proceedings of the Korea Contents Association Conference
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• 2009.05a
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• pp.1159-1166
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• 2009

The use of cone-beam computed tomography(CBCT) has been proposed for guiding the delivery of radiation therapy. A kilovoltage imaging system capable of radiography, fluoroscopy, and cone-beam computed tomography(CT) has been integrated with a medical linear accelerator. A standard clinical linear accelerator, operating in arc therapy mode, and an amorphous-silicon (a-Si) with an on-board electronic portal imager can be used to treat palliative patient and verify the patient's position prior to treatment. On-board CBCT images are used to generate patient geometric models to assist patient setup. The image data can also, potentially, be used for dose reconstruction in combination with the fluence maps from treatment plan. In this study, the accuracy of Hounsfield Units of CBCT images as well as the accuracy of dose calculations based on CBCT images of a phantom and compared the results with those of using CT simulator images. Phantom and patient studies were carried out to evaluate the achievable accuracy in using CBCT and CT stimulator for dose calculation. Relative electron density as a function of HU was obtained for both planning CT stimulator and CBCT using a Catphan-600 (The Phantom Laboratory, USA) calibration phantom. A clinical treatment planning system was employed for CT stimulator and CBCT based dose calculations and subsequent comparisons. The dosimetric consequence as the result of HU variation in CBCT was evaluated by comparing MU/cCy. The differences were about 2.7% (3-4MU/100cGy) in phantom and 2.5% (1-3MU/100cGy) in patients. The difference in HU values in Catphan was small. However, the magnitude of scatter and artifacts in CBCT images are affected by limitation of detector's FOV and patient's involuntary motions. CBCT images included scatters and artifacts due to In addition to guide the patient setup process, CBCT data acquired prior to the treatment be used to recalculate or verify the treatment plan based on the patient anatomy of the treatment area. And the CBCT has potential to become a very useful tool for on-line ART.)