• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.346-346
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• 2011

실리콘 나노와이어는 높은 표면적으로 인해 뛰어난 감지 능력을 가지는 재료 중 하나로 다양한 센서 응용 분야에 사용되고 있다. 이를 제작하는 방법에는 Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) 공정을 이용한 Top-down 방식과 Vapor-Liquid-Solid (VLS) 공정을 이용한 Bottom-up 방식이 널리 사용되고 있다. 특히 Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition(PECVD)와 Au 촉매를 이용한 Bottom-up 방식은 수십 나노미터 이하의 실리콘 나노와이어를 간단한 변수 조절을 통해 성장시킬 수 있다. 또한 Au/Si의 공융점인 363$^{\circ}C$보다 낮은 온도에서 $SiH_4$를 분해시킬 수 있어 열적 효과로 인한 손실을 줄일 수 있는 장점을 지니고 있다. 하지만 PECVD를 이용한 실리콘 나노와이어 성장은 VLS 공정을 통해 표면으로부터 수직으로 성장하게 되는데 이는 센서 응용을 위한 전극 사이의 수평 연결 어려움을 지니고 있다. 따라서 이를 피하기 위한 표면 성장된 실리콘 나노와이어가 요구된다. 본 연구에서는 PECVD VLS 공정을 이용하여 $HAuCl_4$를 촉매로 이용한 표면 성장된 Tree-like 실리콘 나노와이어를 성장시켰다. 공정가스로는 $SiH_4$와 이를 분해시키기 위해 Ar 플라즈마를 사용 하였고 웨이퍼 표면에 HAuCl4를 분사하고 고진공 상태에서 챔버 기판을 370$^{\circ}C$까지 가열한 후 플라즈마 파워(W) 및 공정 압력(mTorr)을 변수로 두어 실험을 진행하였다. 기존의 보고된 연구와 달리 환원된 금 입자 대신 $HAuCl_4$용액을 그대로 사용하였는데 이는 표면 조도(Surface roughness)를 가지는 Au 박막 상태로 존재하게 된다. 이 중 마루(Asperite) 부분에 PECVD로부터 발생된 실리콘 나노 입자가 상대적으로 높은 확률로 흡착하게 되어 실리콘 나노와이어의 표면성장을 유도하게 된다. 성장된 실리콘 나노와이어는 SEM과 EDS를 이용하여 직경, 길이 및 화학적 성분을 측정하였다. 직경은 약 100 nm, 길이는 약 10 ${\mu}m$ 정도로 나타났으며 Tree-like 실리콘 나노와이어가 성장되었다. 향후 전극이 형성된 기판위에 이를 직접 성장시킴으로써 이 물질의 I-V 특성을 파악 할 것이며 이는 센서 응용 분야에 도움이 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2018.06a
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• pp.23-23
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• 2018

In this study, new titanium alloys were prepared by adding elements such as tantalum (Ta), zirconium (Zr) and the like to complement the biological, chemical and mechanical properties of titanium alloys. The Ti-40Ta-xZr ternary alloy was formed on the basis of Ti-40Ta alloy with the contents of Zr in the contents of 0, 3, 7 and 15 wt. %. Plasma electrolytic oxidation (PEO), which combines high-voltage sparks and electrochemical oxidation, is a novel method to form ceramic coatings on light metals such as Ti and its alloys. These oxide film produced by the electrochemical surface treatment is a thick and uniform porous form. It is also composed of hydroxyapatite and calcium phosphate-based phases, so it has the characteristics of bone inorganic, non-toxic and very high bioactivity and biocompatibility. Ti-40Ta-xZr alloys were homogenized in an Ar atmosphere at $1050^{\circ}C$ for 1 hour and then quenched in ice water. The electrochemical oxide film was applied by using a power supply of 280 V for 3 minutes in 0.15 M calcium acetate monohydrate ($Ca(CH_3COO)_2{\cdot}H_2O$) and 0.02 M calcium glycerophosphate ($C_3H_7CaO_6P$) electrolyte. A small amount of 0.0075M zinc acetate and magnesium acetate were added to the electrolyte to enhance the bioactivity. The mechanical properties of the coated surface of Ti-40Ta-xZr alloys were evaluated by Vickers hardness, roughness test, and elastic modulus using nano-indentation, and the surface wettability was evaluated by measuring the contact angle of the coated surface. In addition, cell activation and differentiation were examined by cell culture of HEK 293 (Human embryonic kidney 293) cell proliferation. Surface properties of the alloys were analyzed by scanning electron microscopy(FE-SEM), EDS, and X-ray diffraction analysis (XRD).

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.36 no.2
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• pp.86.2-86.2
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• 2011

We investigate the evolution of coronal loop emission in the context of the coronal magnetic field topology. New modeling techniques allow us to investigate the magnetic field structure and energy release in active regions (ARs). Using these models and high-resolution multi-wavelength coronal observations from the Transition Region and Coronal Explorer and the X-ray Telescope on Hinode, we are able to establish a relationship between the light curves of coronal loops and their associated magnetic topologies for NOAA AR 10963. We examine loops that show both transient and steady emission, and we find that loops that show many transient brightenings are located in domains associated with a high number of separators. This topology provides an environment for continual impulsive heating events through magnetic reconnection at the separators. A loop with relatively constant X-ray and EUV emission, on the other hand, is located in domains that are not associated with separators. This result implies that larger-scale magnetic field reconnections are not involved in heating plasma in these regions, and the heating in these loops must come from another mechanism, such as smallscale reconnections (i.e., nanoflares) or wave heating. Additionally, we find that loops that undergo repeated transient brightenings are associated with separators that have enhanced free energy. In contrast, we find one case of an isolated transient brightening that seems to be associated with separators with a smaller free energy.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.5 no.5
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• pp.552-559
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• 1995

Titanium nitride films were deposited on the (100) oriented-p-type silicon substrates of RF plasma enhanced chemical vapor depositiom\n using a gaseous mixutre of TiCl$_{4}$, N$_{2}$, H$_{2}$ and Ar. The chemincal composition, structure and the rsistivituy of the films were investigated with the deposition variables such as the flow rate ratio of N$_{2}$/TiCl$_{4}$, the deposition temperature and the RF power. The deposition rate increases with increasing the flow rate ratio of N$_{2}$TiCl$_{4}$ and RF power, while the rate decreases with increasing the deposition temperature. As the flow rate ratio of N$_{2}$/TiCl$_{4}$ and depostion temperature increases within proper RF pwoer, the Cl concentartion in the films decreases and the stoichiometry and crystallingiy are improved, so decreases the resistivity of the films. The films depostied under the condition of the N$_{2}$/TiCl$_{4}$ ratio of 30, the RF power of 50W and the depostion temperature of 62$0^{\circ}C$ had the Cl content of 1.5at% and the resistivity of 56㏁cm. Also, the bottom coverage of the films was above 60% on the step with the width and depth of 0.6${\mu}{\textrm}{m}$$\times$0.6${\mu}{\textrm}{m}$.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.577-577
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• 2013

플라즈마를 이용하는 공정은 반도체 산업에서 박막트랜지스터, 평면 모니터와 LCD 등 다양한 반도체 및 디스플레이 소자를 제작하는데 중요한 기술 중 하나로 발전되어 왔다. 현재 플라즈마 공정 기술을 이용하여 소자의 크기를 수십 나노 이하로 공정함으로써 수율을 향상시킬 수 있었지만, 소자의 미세화는 그 한계점에 봉착하였다. 그러한 이유로 웨이퍼 사이즈의 크기를 대구경화 시킴으로써 이런 문제점을 극복하고자 하였지만, 대구경 웨이퍼 사이즈에 맞는 차세대 대면적 공정 장비와 그에 따른 플라즈마 소스의 개발과 이를 컨트롤 할 수 있는 능력이 매우 절실하게 되었다. 본 연구에서는 대구경 웨이퍼용 플라즈마 소스를 위해 상대적으로 낮은 압력과 고밀도 플라즈마를 발생시킬 수 있는 유도 결합형 플라즈마원을 사용하였다. 하지만 유도 결합형 플라즈마 소스의 경우 대구경화에 따른 안테나의 길이가 길어짐으로써 생기는 정상파 효과를 피할 수가 없게 되었다. 그러한 이유로, 본 연구에서는 정상파 효과를 줄일 수 있는 상대적으로 낮은 주파수를 사용하는 안테나의 형태를 이용하여 실질적인 공정 영역에 있어서의 균일도 문제를 해결하였다. 또한, 플라즈마의 특성조절을 위해 이중주파수를 사용함 으로써 플라즈마 특성 조절을 하였다. 이러한 형태의 이중주파수를 사용하는 플라즈마 소스를 이용하여 10 mTorr의 Ar/CF4 조건에서 양이온 종들을 PSM (Plasma Sampling Mass spectroscopy, HIDEN Inc.)을 통해 에너지를 분석하였다. 이중 주파수에 있어 전력비율에 따라 IEDs (Ion Energy Distributions)는 많은 변화가 관찰되었으며, 인가하는 입력전력에 따라 E-H mode 전이가 일어남을 관찰할 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.95-95
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• 2013

박막 공정 기술은 반도체 및 디스플레이뿐만 아니라 대부분의 전자소자에 적용되는 매우 중요한 기술이다. 그 중, 마그네트론 스퍼터링 공정은 플라즈마를 이용하여 금속 및 세라믹 등의 벌크 물질을 박막으로 증착 가능한 가장 널리 사용되는 방법 중의 하나이다. 하지만, Fe, Co, Ni 같은 강자성체 재료는 공정이 불가능하며, 스퍼터링 타겟 효율이 40% 이하이고, 제한적인 방전압력 범위 및 전류 상승에 의한 높은 전압 인가 제한이 있다는 단점이 있다. 본 연구에서 사용된 고밀도 플라즈마 소스를 적용한 고효율 스퍼터링 시스템은 할로우 음극을 이용한 원거리에서 고밀도 플라즈마를 생성하여 전자석 코일을 통해 자석이 없는 음극으로 이온을 수송시켜 스퍼터링을 일으킨다. 따라서 강자성체 재료의 스퍼터링이 가능하며, 90% 이상의 타겟 사용 효율 구현 및 기존 마그네트론 스퍼터링 대비 고속 증착이 가능하다. 또한, $10^{-4}$ Torr 압력영역에서 방전 및 스퍼터링이 가능하다. 타겟 이온 전류를 타겟 인가 전압과 관계없이 0~4 A까지, 타겟 이온 전류와 상관없이 타겟 인가 전압을 70~1,000 V 이상까지 독립적으로 제어가능하다. 또한 TiN과 같은 질소 반응성 공정에서 반응성 가스인 질소를 40%까지 넣어도 타겟에 수송되는 이온의 양에 영향이 없다. 할로우 음극 방전 전류 40 A에서 발생된 플라즈마의 이온에너지 분포는 55 eV에서 가우시안 분포를 보였으며, 플라즈마 포텐셜인 sheath drop은 74 V 였다. OES를 통한 광학적 진단 결과, 전자석에 의한 이온빔 초점에 따라 플라즈마 이온화율을 1.8배까지 증가시킬 수 있으며, 할로우 음극 방전 전류가 60~100 A로 증가하면서 플라즈마 이온화율을 6배까지 증가 가능하다. 또한, 타겟 이온 전류와 관계없이 타겟 인가 전압을 300~800 V로 증가시킴에 따라 Ar 이온 밀도의 경우 1.4배 증가, Ti 이온 밀도의 경우 2.2배 증가시킬 수 있었으며, TiN의 경우 증착 속도도 16~44 nm/min으로 제어가 가능하다.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.48 no.6
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• pp.297-302
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• 2015

Nanocrystalline diamond(NCD) coated aluminium plates were prepared and applied as heat sinks for LED modules. NCD films were deposited on 1 mm thick Al plates for times of 2 - 10 h in a microwave plasma chemical vapor deposition reactor. Deposition parameters were the microwave power of 1.2 kW, the working pressure of 90 Torr, the $CH_4/Ar$ gas ratio of 2/200 sccm. In order to enhance diamond nucleation, DC bias voltage of -90 V was applied to the substrate during deposition without external heating. NCD film was identified by X-ray diffraction and Raman spectroscopy. The Al plates with about 300 nm thick NCD film were attached to LED modules and thermal analysis was carried out using Thermal Transient Tester (T3ster) in a still air box. Thermal resistance of the module with NCD/Al plate was 3.88 K/W while that with Al plate was 5.55 K/W. The smaller the thermal resistance, the better the heat emission. From structure function analysis, the differences between junction and ambient temperatures were $12.1^{\circ}C$ for NCD/Al plate and $15.5^{\circ}C$ for Al plate. The hot spot size of infrared images was larger on NCD/Al than Al plate for a given period of LED operation. In conclusion, NCD coated Al plate exhibited better thermal spreading performance than conventional Al heat sink.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.38 no.3
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• pp.106-111
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• 2005

Ternary Ti-B-C coatings were synthesized on WC-Co and Si wafers substrates by a PECVD technique using a gaseous mixture of $TiCl_4,\;BCl_3,\;CH_4,\;Ar,\;and\; H_2$. The effects of deposition variables such as substrate temperature, gas ratio, $R_x=[BCl_3/(CH_4+BCl_3)]$ on the microstructure and mechanical properties of Ti-B-C coatings were investigated. From our instrumental analyses, the synthesized Ti-B-C coatings was confirmed to be composites consisting of nanocrystallites TiC, quasi-amorphous TiB2, and amorphous carbon at low boron content, on the contrary, nanocrystallites $TiB_2$, quasi-amorphous TiC, and amorphous carbon at relatively high boron content. The microhardness of the Ti-B-C coatings increased from $\~23 GPa$ of TiC to $\~38 GPa$ of $Ti_{0.33}B_{0.55}C_{0.11}$ coatings with increasing the boron content. The $Ti_{0.33}B_{0.55}C_{0.11}$ coatings showed lower average friction coefficient of 0.45, in addition, it showed relatively better wear behavior compared to other binary coatings of $TiB_2$ and TiC. The microstruture and microhardness value of Ti-B-C coatings were largely depend on the deposition temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.335-335
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• 2007

본 연구에서는 RF Magnetron Sputtering 법으로 94:6 wt%의 비율로 Sb가 첨가된 $SnO_2$ 타겟을 사용하여 실온에서 ATO(Antimony doped Tin Oxide) 박막을 증착하고, 열처리가 ATO 박막의 구조적, 전기적, 광학적 특성에 미치는 효과를 연구하고자 하였다. ATO 박막의 두께는 약 200 nm로 증착하였으며, 실험 조건으로는 Ar 유량을 100 seem, 진공도는 1, 5, 10 mTorr로 변화시켰으며 스퍼터링 파워는 100, 150, 200, 250 W로 조절하였다. 증착되어진 박막은 vacuum 상태에서 300, $600^{\circ}C$의 온도에서 열처리를 수행하였으며 결과적으로 스퍼터링 파워가 증가함에 따라 비저항이 감소하였고, 250 W의 파워와 10 mTorr의 공정압력 조건에서 $600^{\circ}C$로 열처리한 ATO 박막은 $5{\times}10^{-3}{\Omega}-cm$의 저항률과 85.3%의 높은 투과도를 가지는 우수한 투명 전도막을 얻을 수 있었다.

• Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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• 2007.11a
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• pp.336-337
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• 2007

현재 투명전극의 재료로 ITO, ZnO, $SnO_2$등의 재료가 주로 이용되며, 낮은 저항률을 장점으로 가지는 ITO 박막이 가장 널리 이용되고 있으나, 가격이 비싸다는 단점을 가지고 있다. 이 밖에도 ITO 박막보다 가격이 저렴한 ZnO박막에 대한 연구가 많이 진행되고 있으나, 고온에서의 열적 불안정성 등의 문제로 상용화되지는 못하고 있다. 그러나 $SnO_2$ 박막은 ITO와 ZnO 박막보다 저항률이 다소 높지만, 우수한 열적, 화학적 안정성과 저렴한 가격으로 ITO 박막을 대체할 투명전도막 재료로 주목받고 있다. 본 연구에서는 $SnO_2$박막의 저항률 향상을 위하여 ATO(Antimony doped Tin Oxide) 박막을 RF Magnetron Sputtering 법으로 Coming glass위에 증착하였으며, 박막 증착시 산소 유량의 변화가 ATO 박막의 구조적, 전기적 그리고 광학적 특성에 미치는 효과를 연구하였다. 본 실험에서는 동작압력을 10 mTorr, RF power를 250W로 고정하고 $O_2$ 유량을 부분적으로 변화시키면서 증착되어진 ATO 박막을 분석한 결과 Ar:$O_2$의 비가 90:10일 때 최적의 가스비율로써 우수한 구조적, 전기적 그리고 광학적 특성을 보임을 확인하였다.