• 대한금속재료학회지
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• 제48권7호
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• pp.660-666
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• 2010

30 nm thick Ni layers were deposited on a glass substrate by e-beam evaporation. Subsequently, 30 nm or 60 nm ${\alpha}-Si:H$ layers were grown at low temperatures ($<220^{\circ}C$) on the 30 nm Ni/Glass substrate by catalytic CVD (chemical vapor deposition). The sheet resistance, phase, microstructure, depth profile and surface roughness of the $\alpha-Si:H$ layers were examined using a four-point probe, HRXRD (high resolution Xray diffraction), Raman Spectroscopy, FE-SEM (field emission-scanning electron microscopy), TEM (transmission electron microscope) and AES depth profiler. The Ni layers reacted with Si to form NiSi layers with a low sheet resistance of $10{\Omega}/{\Box}$. The crystallinty of the $\alpha-Si:H$ layers on NiSi was up to 60% according to Raman spectroscopy. These results show that both nano-scale NiSi layers and crystalline Si layers can be formed simultaneously on a Ni deposited glass substrate using the proposed low temperature catalytic CVD process.

• 한국진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.130-135
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• 2003

최근, poly-Si 박막은 저가의 박막소자응용을 위하여 사용되어 왔다. 그러나, 유리기판 위에서 일반적인 고상결정화(SPC) 방식으로 poly-Si 박막을 얻기는 불가능하다. 이러한 단점 때문에 유리와 같은 저가기판 위에 poly-Si을 결정화하는 연구가 최근 다양하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 급속열처리(RTA)를 이용하여 유연한 기판인 몰리브덴 기판 위에서 a-Si:H를 성장시킨 후 고온결정화에 대한 연구를 진행하였다 고온결정화된 poly-Si 박막은 150$\mu\textrm{m}$ 두께의 몰리브덴 기판 위에 성장되었으며 결정화 온도는 고 진공하에서 $750^{\circ}C$~$1050^{\circ}C$ 사이에서 결정화된 시료에 대하여 결정화도, 결정화 면방향, 표면구조 및 전기적 특성이 조사되었다. 결정화온도 $1050^{\circ}C$에서 3분간 결정화된 시료의 결정화도는 92%를 나타내고 있었다. 결정화된 poly-Si 박막으로 제작된 TFT 소자로부터 전계효과 이동도 67 $\textrm{cm}^2$/Vs을 얻을 수 있었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.543-543
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• 2013

Thin-film transistors (TFTs) based on oxide semiconductors have been regarded as promising alternatives for conventional amorphous and polycrystalline silicon TFTs. Oxide TFTs have several advantages, such as low temperature processing, transparency and high field-effect mobility. Lots of oxide semiconductors for example ZnO, SnO2, In2O3, InZnO, ZnSnO, and InGaZnO etc. have been researched. Particularly, zinc-tin oxide (ZTO) is suitable for channel layer of oxide TFTs having a high mobility that Sn in ZTO can improve the carrier transport by overlapping orbital. However, some issues related to the ZTO TFT electrical performance still remain to be resolved, such as obtaining good electrical contact between source/drain (S/D) electrodes and active channel layer. In this study, the bottom-gate type ZTO TFTs with staggered structure were prepared. Thin films of ZTO (40 nm thick) were deposited by DC magnetron sputtering and performed at room temperature in an Ar atmosphere with an oxygen partial pressure of 10%. After annealing the thin films of ZTO at $400^{\circ}C$ or an hour, Cu, Mo, ITO and Ti electrodes were used for the S/D electrodes. Cu, Mo, ITO and Ti (200 nm thick) were also deposited by DC magnetron sputtering at room temperature. The channel layer and S/D electrodes were defined using a lift-off process which resulted in a fixed width W of 100 ${\mu}m$ and channel length L varied from 10 to 50 ${\mu}m$. The TFT source/drain series resistance, the intrinsic mobility (${\mu}i$), and intrinsic threshold voltage (Vi) were extracted by transmission line method (TLM) using a series of TFTs with different channel lengths. And the performances of ZTO TFTs were measured by using HP 4145B semiconductor analyzer. The results showed that the Cu S/D electrodes had a high intrinsic field effect mobility and a low effective contact resistance compared to other electrodes such as Mo, ITO and Ti.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제27권3호
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• pp.83-88
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• 2020

최근 스마트폰 산업의 발전으로 인하여 실사용 환경에서 유연소자의 기계적 거동에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다. 유연소자 박막은 두께가 나노 단위이고, 기존의 시험법으로 측정하기 어려워 주로 나노압입시험을 이용하여 경도, 탄성계수 등의 특성을 구하고 있다. 그러나 현재 널리 쓰이고 있는 분석법(Oliver-Pharr Method)은 기판의 영향이 이론적으로 고려되지 않아 단순히 적용하기에는 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 기판 영향을 고려한 타 연구자들의 모델에 대한 적용성을 확인하고, 압입자와 시편 표면에서 발생하는 소성쌓임 현상(pile-up)에 대해 압입깊이의 보정을 실시하였다. 유연소자 박막의 탄성계수를 평가하고 검증하기 위하여 폴리이미드 및 실리콘 웨이퍼 기판 위에 금속, 비정질 박막을 증착하여 실제 실험을 수행하여 비교하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제29권6호
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• pp.809-815
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• 1996

$Y_2O_3$-based metal-insulator-semiconductor (MIS) structure on p-Si(100) has been studied. Films were prepared by UHV reactive ionized cluster beam deposition (r-ICBD) system. The base pressure of the system was about $1 \times 10^{-9}$ -9/ Torr and the process pressure $2 \times 10^{-5}$ Torr in oxygen ambience. Glancing X-ray diffraction(GXRD) and in-situ reflection high energy electron diffracton(RHEED) analyses were performed to investigate the crystallinity of the films. The results show phase change from amorphous state to crystalline one with increasingqr acceleration voltage and substrate temperature. It is also found that the phase transformation from $Y_2O_3$(111)//Si(100) to $Y_2O_3$(110)//Si(100) in growing directions takes place between $500^{\circ}C$ and $700^{\circ}C$. Especially as acceleration voltage is increased, preferentially oriented crystallinity was increased. Finally under the condition of above substrate temperature $700^{\circ}C$ and acceleration voltage 5kV, the $Y_2O_3$films are found to be grown epitaxially in direction of $Y_2O_3$(1l0)//Si(100) by observation of transmission electron microscope(TEM). Capacitance-voltage and current-voltage measurements were conducted to characterize Al/$Y_2O_3$/Si MIS structure with varying acceleration voltage and substrate temperature. Deposited $Y_2O_3$ films of thickness of nearly 300$\AA$ show that the breakdown field increases to 7~8MV /cm at the same conditon of epitaxial growing. These results also coincide with XPS spectra which indicate better stoichiometric characteristic in the condition of better crystalline one. After oxidation the breakdown field increases to 13MV /cm because the MIS structure contains interface silicon oxide of about 30$\AA$. In this case the dielectric constant of only $Y_2O_3$ layer is found to be $\in$15.6. These results have demonstrated the potential of using yttrium oxide for future VLSI/ULSI gate insulator applications.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.81-81
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 흡수층 제조연구를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용한 비정질실리콘의 박막에 대하여 두께별에 따른 밴드갭, 캐리어농도 등의 변화에 대하여 조사한다. 최적의 조건에서 비정질 실리콘을 2um이하로 증착을 한 후, 전자빔 조사를 위해 1.4~3.2keV의 다양한 에너지세기 및 조사시간을 변수로 하여 실험진행을 한 후 단면의 이미지 및 결정화 정도에 대한 관찰을 위해 SEM과 TEM을 이용하고, 라만, XRD를 이용하여 결정화 정도를 조사한다. 또한 Hall효과 측정시스템을 이용하여 캐리어농도, 이동도 등을 각 변수별로 전기적 특성변화에 대하여 분석한다. 또한, 태양전지용 흡수층으로 응용을 위하여 dark전도도 및 photo전도도를 측정하여 광감도에 대한 결과가 포함된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.80-80
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• 2010

유리기판위에 큰 결정입자를 갖는 실리콘 (폴리 실리콘) 박막을 제조하는 것은 가격저가화 및 대면적화 측면 같은 산업화의 높은 잠재성을 가지고 있기 때문에 그동안 많은 관심을 가지고 연구되어 오고 있다. 다양한 방법을 이용하여 다결정 실리콘 박막을 만들기 위해 노력해 오고 있으며, 태양전지에 응용하기 위하여 연속적이면서 10um이상의 큰 입자를 갖는 다결정 실리콘 씨앗층이 필요하며, 고속증착을 위해서는 (100)의 결정성장방향 등 다양한 조건이 제시될 수 있다. 다결정 실리콘 흡수층의 품질은 고품질의 다결정 실리콘 씨앗층에서 얻어질 수 있다. 이러한 다결정 실리콘의 에피막 성장을 위해서는 유리기판의 연화점이 저압 화학기상증착법 및 아크 플라즈마 등과 같은 고온기반의 공정 적용의 어려움이 있기 때문에 제약 사항으로 항상 문제가 제기되고 있다. 이러한 관점에서 볼때 유리기판위에 에피막을 성장시키는 방법으로 많지 않은 방법들이 사용될 수 있는데 전자 공명 화학기상증착법(ECR-CVD), 이온빔 증착법(IBAD), 레이저 결정화법(LC) 및 펄스 자석 스퍼터링법 등이 에피 실리콘 성장을 위해 제안되는 대표적인 방법으로 볼 수 있다. 이중에서 효율적인 관점에서 볼때 IBAD는 산업화측면에서 좀더 많은 이점을 가지고 있으나, 박막을 형성하는 과정에서 큰 에너지 및 이온크기의 빔 사이즈 등으로 인한 표면으로의 damages가 일어날 수 있어 쉽지 않는 방법이 될 수 있다. 여기에서는 이러한 damage를 획기적으로 줄이면서 저온에서 결정화 시킬 수 있는 cold annealing법을 소개하고자 한다. 이온빔에 비해서 전자빔의 에너지와 크기는 그리드 형태의 렌즈를 통해 전체면적에 조사하는 것을 쉽게 제어할 수 있으며 이러한 전자빔의 생성은 금속 필라멘트의 열전자가 아닌 Ar플라즈마에서 전자의 분리를 통해 발생된다. 유리기판위에 다결정 실리콘 씨앗층을 제조하기 위하여 전자빔을 조사하는 방법과 Al을 이용한 씨앗층 제조법이 비교되어 공정 수행이 이루어진다. 우선, 전자빔 조사를 위해 DC 및 RF 스퍼터링법을 이용하여 ${\sim}10^{20}cm^{-3}$이상의 농도를 갖는 $p^+^+$ 비정질 실리콘 박막을 제조한다. Al의 증착은 DC 스퍼터링법을 이용하여 제조하고 그 두께는 실리콘 박막의 두께와 동일한 조건(350nm)으로 제조한다. 제조된 샘플은 E-beam gun이 달린 챔버로 이동하여 1.4keV의 세기를 가지고 각각 10, 20, 50, 100초를 조사한 후 단면의 이미지를 SEM으로, 결정화 정도를 Raman으로, 결정화 방향 등에 대한 조사를 XRD로 분석 측정한다. 그리고 Hall effect를 통해 전자빔의 조사 전후의 캐리어 농도, 이동도 및 비저항 등에 대한 조사가 이루어진다. 동시에 Al을 촉매로 한 layer교환에 대하여 마찬가지로 분석을 통하여 최종적으로 비교분석이 이루어 진다. 전자빔을 조사한 샘플에 대하여 빠른 시간 및 캐리어농도 제어 등의 우수성이 보이며, 특히 ~98%이상의 결정화율을 보일 것으로 예상된다.

• 한국광학회지
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• 제8권6호
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• pp.445-449
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• 1997

비정질상과 결정상으로 가역변화하는 특성을 이용하여, 기존의 읽기전용 기록매체인 Compact Disk(CD)를 대체할 차세대 광기록매체로 주목받고 있는 Ge$_{2}$Sb$_{2}$Te$_{5}$(GST)의 상태변화에 따른 굴절율과 소광계수, 박막의 두께와 밀도 등 박막상수들을 구하였다. DC 스퍼터링방법으로 제작한 두꺼운 GST의 복소굴절율을 양자역학적 분산식을 이용한 모델링방법으로 구하고, 한편으로는 표면미시거칠기를 AFM(Atomic Force Microscopy)으로 결정한 다음, 타원해석 스펙트럼들을 수치해석적 역방계산하여 구한 복소굴절율과 비교하였다. 결정상과 비정질상일 때의 GST의 복소굴절율을 각각 구하고 이로부터 계산된 반사율을 측정된 반사율과 비교함으로써 수치해석적인 방법이 실제 GST의 복소굴절율과 더 일치하는 값ㅇㄹ 가지게 됨을 확인하였다. 이렇게 구한 GST의 복소굴절율을 기준데이터로 사용하여 실제 설계두께를 가지는 GST박막의 두께 및 표면거칠기층을 정량적으로 구하였다.다.

• 한국전기전자재료학회:학술대회논문집
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• 한국전기전자재료학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.127-127
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• 2009

The most important part of the fabrication solar cells is the anti-reflection coating when excludes the kinds of silicon substrates (crystalline, polycrystalline, or amorphous), patterns and materials of electrodes. Anti-reflection coatings reduce the reflection of sunlight and at last increase the intensity of radiation to inside of solar cells. So, we can obtain increase of solar cell efficiency about 10% using anti-reflection coating. There are many kinds of anti-reflection film for solar cell, such as SiN, $SiO_2$, a-Si, and so on. And, they have two functions, anti-reflection and passivation. However such materials could not perfectly prevent reflection. So, in this work, we investigated the anti-reflection coating with the columnar structure ZnO thin film. We synthesized columnar structure ZnO film on glass substrates. The ZnO films were synthesized using a RF magnetron sputtering system with a pure (99.95%) ZnO target at room temperature. The anti-reflection coating layer was sputtered by argon and oxygen gases. The angle of target and substrate measures 0, 20, 40, 60 degrees, the working pressure 10 mtorr and the 250 W of RF power during 40 minutes. The confirm the growth mechanism of ZnO on columnar structure, the anti-reflection coating layer was observed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The optical trends were observed by UV-vis and Elleso meter.

• 대한금속재료학회지
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• 제48권2호
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• pp.133-140
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• 2010

10 nm thick Ni layers were deposited on 200 nm $SiO_2/Si$ substrates using an e-beam evaporator. Then, 60 nm or 20 nm thick ${\alpha}$-Si:H layers were grown at low temperature (<$200^{\circ}C$) by a Catalytic-CVD. NiSi layers were already formed instantaneously during Cat-CVD process regardless of the thickness of the $\alpha$-Si. The resulting changes in sheet resistance, microstructure, phase, chemical composition, and surface roughness with the additional rapid thermal annealing up to $500^{\circ}C$ were examined using a four point probe, HRXRD, FE-SEM, TEM, AES, and SPM, respectively. The sheet resistance of the NiSi layer was 12${\Omega}$/□ regardless of the thickness of the ${\alpha}$-Si and kept stable even after the additional annealing process. The thickness of the NiSi layer was 30 nm with excellent uniformity and the surface roughness was maintained under 2 nm after the annealing. Accordingly, our result implies that the low temperature Cat-CVD process with proposed films stack sequence may have more advantages than the conventional CVD process for nano scale NiSi applications.