InGaN/GaN LEDs는 1993년에 처음 소개 된 이래로, 성장, 제품 면에서 끊임없는 발전을 이루어 왔다. 따라서 GaN 기반의 LED는 조명, 디스플레이 그리고 후광 발광판 등 다양한 분야에서 사용되고 있다. 현재 GaN 기반의 LED는 낮은 작동전류에서 높은 내부, 외부 효율을 보인다고 알려져 있다. 그러나 LED는 보통 높은 작동 전류에서 사용하고 있는데 이 전류 값에서 'Efficiency Droop'이라 하는 효율 저하가 나타난다. 이 현상의 원인으로는 결함, Auger 영향, 캐리어 누설, 격자 불일치로 인한 내부 장 효과, 그리고 온도의 영향 등이 이 효율저하를 일으키는 주된 원인으로 생각되고 있다. 하지만 최근 효율저하의 원인에 대하여 결함, 그리고 온도 변화의 실험 등을 통하여 실험적으로 Auger 영향은 효율 저하의 원인으로 가능성이 매우 낮고 누설 전류가 효율저하의 주된 원인의 가능성이 높다고 많은 그룹에서 문제제기를 하고 있는 추세이다. 이 연구에서, 효율저하의 특성을 분석하기 위하여 GaN 기반의 EBL이 있는 LED와 없는 LED를 이용하였다. I-V 곡선, 주입 전류에 따른 반치폭의 변화와 스펙트럼의 변화, 그리고 외부 효율 등의 비교 분석을 통하여 효율 저하의 원인이 누설 전류에 의함이라고 분석을 할 수 있었다.
CuSn thin films were deposited by rf magnetron co-sputtering method with pure Cu and Sn metal targets with a variety of rf powers. CuSn thin films were studied with a surface profiler (alpha step), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray induced Auger electron spectroscopy (XAES), X-ray diffraction (XRD), and contact angle measurement. The thickness of CuSn thin films was fixed at $200{\pm}10nm$ and deposition rate was calculated by the measured with a surface profiler. From the survey XPS spectra, the characteristic peaks of Cu and Sn were observed. Therefore, CuSn thin films were successfully synthesized on the Si (100) substrate. The oxidation state and chemical environment of Cu and Sn were investigated with the binding energy regions of Cu 2p XPS spectra, Sn 3d XPS spectra, and Cu LMM Auger spectra. Change of the crystallinity of the films was observed with XRD spectra. Using contact angle measurement, surface free energy (SFE) and wettability of the CuSn thin films were studied with distilled water (DW) and ethylene glycol (EG).
When a $Ta_O_5$ dielectric film is deposited on a bare silicon, the growth of $SiO_2$ at the $Ta_O_5$/Si interface cannot be avoided. Even though the $SiO_2$ layer is ultrathin (a few nm), it has great effects on the electrical properties of the capacitor. The concentration depth profiles of the ultrathin interfacial $SiO_2$ and $SiO_2/Si_3N_4$ layers were obtained using an Auger electron spectroscopy (AES) equipped with a cylindrical mirror analyzer (CMA). These AES depth profiles were quantitatively analyzed by comparing with the theoretical depth profiles which were obtained by considering the inelastic mean free path of Auger electrons and the angular acceptance function of CMA. The direct measurement of the interfacial layer thicknesses by using a high resolution cross-sectional TEM confirmed the accuracy of the AES depth analysis. The $SiO_2/Si_3N_4$ double layers, which were not distinguishable from each other under the TEM observation, could be effectively analyzed by the AES depth profiling technique.
순수한 닉켈과 금 박막을 (III)규소 단 결정위에 진공 증착시켰다. Ni/Au/Si나 Au/Ni/Si시료를 진공중에서 약 55$0^{\circ}C$로 가열하였을 때 육방정 혹은 변형된 육방정의 미소 결정들이 규소 기질위에 형성되었다. 이들 미소 결정들의 형성과정 및 조성은 X-선 회절법, scanning electron microscopy 및 scanning Auger microprobe 법을 사용하여 결정하였다. 이들 미소 결정은 NiSi2임이 확인되었다. Ni/Au/Si 시료에서는 Au-Si 공융점(37$0^{\circ}C$) 이상으로 온도가 증가됨에 따라 닉켈과 규소가 Au-Si 공융체 속으로 이동한 후 반응하여 NiSi2를 형성하였다. Au/Ni/Si 시료에 있어서의 Au-Si 공융체 형성은 닉켈 박막에 있는 바늘구멍형의 표면 결함과 관련 지을 수 있겠다. 금이 닉켈 박막의 grain boundary를 통하여 Ni/Si 계면으로 확산되어 그 계면을 습윤시킨 다음 Au-Si 공융체를 형성하였다. 이런 Au-Si 공용체는 닉켈과 규소 원자에 대한 높은 확산 매질로서 작용하여 NiSi2 형성을 촉진시켰다. 표면에 평행한 (III)규소면 위의 NiSi2 미소 결정은 유사한 육방정으로 나타났으며, 경사진 미소결정은 부등변 사변형과 유사하였다. Auger 스펙트럼 및 Ni, Au 및 Si에 대한 내층조성(indepth Composition Profiles)은 NiSi2 미소 결정이 Au-Si 공융체의 matrix에 미소 부분으로 나타났음을 보여주었다.
Europe and US which have more restrictive regulations than Korea about the noise and vibration during construction are using Auger-cast Pile to reduce the problem relating with noise and vibration. However Auger-cast Pile has problems like difficult quality control and low bearing capacity. In Europe, Displacement in-situ concrete Pile has been used to sove that problems since 1990s, and Korea has performed the test construction in 1997 and it has been used as the real structural foundation since 1998. Test and real construction results verified that the allowable capacity of the pile(diameter = 410mm) is between 70 and 100ton. Though De Beer & Van Imps design method utilizing CPT result is used to calculate the bearing capacity of the Displacement in-situ Pile, Korea is dependant upon the SPT as the sounding test, so design method utilizing SPT result is necessary to promote the application of the pile. To find out reasonable design method using SPT result, rearing capacity of the pile constructed in sand and clay in Korea was calculated using Meyerhof, SPT-CPT translation method, Nordlund, Douglas and DM-7 method, and the calculation results were compared to the load test result. Analysis result shows that SPT-CPT translation method is more reliable than others and economical design can be possible because it considers efficiently the friction capacity of Displacement in-situ Pile.
Atomic layer deposition(ALD)를 이용하여 Si와 soda lime glass 기판 위에 ZnO 박막을 증착하였다. 기판의 온도는 비교적 저온인 $130^{\circ}C{\sim}150^{\circ}C$를 채택하였다. 증착결과 단위 cycle 당 $2.72{\AA}$이 증착되어 균일한 박막이 증착되었음이 확인되었다. 증착된 박막의 결정성을 X-ray diffraction(XRD)으로 조사해본 결과 비교적 저온에서도 (100)과 (101)방향의 성장이 우세하였다. 또 Auger electron spectroscopy(AES)로 분석해본 결과 불순물이 없는 순도 높은 박막이 성장되었음을 알 수 있었다.
(001)방향 GaAs 기판과 Si/Co 박막의 계면반응 및 상평형에 관한 연구를 300-$700^{\circ}C$ 열처리 구간에서 행하였다. 반응에 의한 상전이 과정은 glancing angle X-ray diffraction(GXRD), Auger electron spectroscopy(AES) 및 cross-sectional transmission electron microscopy(GXRD), Auger electron spectroscopy(AES) 및 corss-sectional transmission electron microscopy(XTEM)을 이용하여 분석하였다. Si/Co/GaAs계의 계면반응에서 Co는 $380^{\circ}C$에서 GaAs 기판 및 Si와 반응하여 Co2GaAs과 Co2Si상을 형성하였다. $420^{\circ}C$에서 열처리 후, Co층은 모두 소모되었으며 단면구조는 Si/CoSi/CoGa(CoAs)/Co2GaAs/GaAs으로 전이되었다. $460^{\circ}C$까지 온도를 올려 계속적인 반응을 일으키면 CoGa와 CoAs이 분해되면서 CoSi가 성장하였고, $600^{\circ}C$에서는 Co2GaAs마저 분해되고 CoSi상이 성장하여 GaAs와 계면을 형성하였다. CoSi와 GaAs사이의 계면은 $700^{\circ}C$의 고온까지 안정하였으며 이러한 계면반응 결과는 계산에 의하여 구한 Si-Co-Ga-As 4원계 상태도로부터 이해될 수 있었다.
XPS를 이용하여 공기 중에 노출된 TiN박막과 상온 증착된 Cu사이의 계면에서의 화학적 반응과 전자 구조적인 변화를 조사하였다. Ti(2p), O(1s), N(1s), Cu(2p) core-level과 Cu LMM Auger line의 spectrum을 보면, Cu의 증착두께가 증가하여도 peak의 위치 뿐만 아니라 line shape이 전혀 변화하지 않는다. 그리고 XPS에 의한 valence bands를 보아도 전 혀 변화가 없다. 이것은 공기 중에 노출된 TiN박막과 Cu사이의 계면에서 Cu화합물의 어떠 한 형태도 존재하지 않을 뿐만 아니라 전자 구조적인 면에서도 전혀 변화가 없음을 의미한 다. 계면에서 Cu가 화학적 반응을 일으키지 않는 것은 계면접합력을 나쁘게 하는 요인이 된 다. 우리는 계면에서의 화학 반응 또는 전자구조의 변화에 대한 연구를 통하여 Cu와 TiN박 막의 계면접합력을 이해할 수 있었다.
Gold (Au) is not supposed to react with sapphire(single crystalline ) under thermodynamic equillibrium, therefore, a strong adhesion between these two dissimilar materials is not expected. However, pull test showed that the gold film sputter-deposited onto annealed and pre-sputtered sapphire exhibited very strong adhesion even without post-deposition annealing. Strongly and weakly adhered samples as a result of the pull testing were selected to investigate the adhesion mechanisms with Auger electron spectroscopy. The Au/ interfaces were analyzed using a new technique that probes the interface on the film using Auger electron escape depth. It revealed that one or two monolayers of Au-Al-O compound formed at the Au/Sapphire interface when AES in the UHV chamber. It showed that metallic aluminum was detected on the surface of sapphire substrates after irradiating for 3 min. with 7keV Ar+ -ions. These results agree with TRIM calculations that yield preferential ion-beam etching. It is concluded that the formation of Au-Al-O compound, which is responsible for the strong metal-ceramic bonding, is due to ion-induced cleaning and reduction of the sapphire surface, and the kinetic energy of depositing gold atoms, molecules, and micro-particles as a driving force for the inter-facial reaction.
Boron carbide thin coatings were deposited on silicon wafers by DC magnetron sputtering using a ${B}_4$C target with Ar as processing gas. Various amounts of methane gas (${CH}_4$) were added in the deposition process to better understand their influence on tribological properties of the coatings. Reciprocating wear tests employing an oscillating friction wear tester were performed to investigate the tribological behaviors of the coatings in ambient environment. The chemical characteristics of the coatings and worn surfaces were studied using X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Auger Electron Spectroscopy (AES). It revealed that ${CH}_4$addition to Ar processing gas strongly affected the tribologcal properties of sputtered boron carbide coating. The coefficient of friction was reduced approximately from 0.4 to 0.1, and wear resistance was improved considerably by increasing the ratio of ${CH}_4$gas component from 0 to 1.2 vol %. By adding a sufficient amount of ${CH}_4$(1.2 %) in the deposition process, the boron carbide coating exhibited lowest friction and highest wear resistance.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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