• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.383-383
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• 2014

최근 디스플레이, 태양전지 그리고 touch screen panels 등 optoelectronic 장치의 시장이 성장함에 따라 투명전극의 수요가 증가하고 있다. Indium tin oxide (ITO)의 좋은 특성 때문에 주로 투명전극에 많이 사용되고 있다. 그러나 화학적 안정성이 떨어지고, 휘어질 때 특성저하가 심하여 금속나노와이어, 탄소나노튜브, 전도성폴리머, 그리고 그래핀 등의 다른 투명전극의 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중에서 그래핀은 높은 전자 이동도(200000 cm2v-1s-1)와 휘어져도 전기적 크게 변하지 않는 특성 때문에 유망한 투명 전도성 전극 (Transparent Conductive Electrodes, TCEs)으로 연구되어왔다. 또한 다양한 속성 가운데, 높은 광 투과성은 그래핀의 가장 큰 장점이다 [1]. 최근, 화학 기상 증착 (Chemical Vapor Deposition, CVD) 등 다양한 제조 방법이 대량 생산을 위해 개발되었다. 그러나 이 방법은 비용이 많이 들며, 과정이 상당히 복잡하고 높은 온도 (${\sim}1000^{\circ}C$)를 필요로 한다. 따라서 용매 기반의 환원된 그래핀 산화물(Reduced Graphene Oxides, RGOs)이 최근 주목 받고 있다. 그러나 RGOs의 면저항이 높아 전극으로서 사용이 제한된다. 따라서 전기적 특성을 향상시키는 방법으로 단일 벽 탄소 나노튜브 (Single-Walled Carbon Nanotubes, SWNTs)를 혼합하거나 화학적 도핑을 통하여 면저항을 크게 향상시키는 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 이런 화학적 도핑의 경우 박막이 공기 중에 직접 산소나 습기와 반응하여 전기적 특성이 저하되는 문제점을 가지고 있다 [2]. 이러한 문제를 해결하기 위해 AuCl3을 도핑한 박막에 내열성 및 내광성 등의 화학적 안정성이 뛰어난 PEDOT:PSS를 코팅하여 필름의 공기중의 노출을 막아 줌으로써 도핑의 안전성 및 전기적 특성을 최적화하였다. 본 연구에서는 간단한 dip-coating방법을 사용하여 4개의 RGO/SWNTs 박막을 흡착하였다. 다음으로 AuCl3를 도핑하여 면저항 $4.909K{\Omega}$, $4.381K{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. 그리고 필름의 도핑 안전성을 향상 시키기 위해 AuCl3를 도핑한 필름 위에 전도성 폴리머 PEDOT:PSS 코팅하여 면저항 $886.1{\Omega}$, $837.5{\Omega}$인 두 개의 샘플의 시간과 온도에 따른 면저항의 변화를 확인하였다. AuCl3 도핑된 필름의 경우 공기 중에 150시간 노출 시 72%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 5%의 면저항 증가가 나타나 확연한 차이를 보였다. 또한 AuCl3 도핑한 필름의 경우 $150^{\circ}C$에서 60시간동안 공기중에 노출되었을 때 525%의 면저항 증가가 발생하였지만 PEDOT:PSS가 코팅된 필름의 경우 58%의 면저항 증가를 나타내었다. 이것은 PEDOT:PSS가 passivation역할을 하여 필름이 공기에 노출된 부분을 막아주어 도핑된 필름의 면저항의 변화를 줄여 주었음을 알 수 있다.

• 한국결정성장학회지
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• 제32권2호
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• pp.55-60
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• 2022

본 연구에서는 SiC 단결정의 TSSG 공정중 결정 품질을 저하시키지 않으면서도 의도하지 않은 질소 도핑(N-UID)을 쉽게 제어하기 위해 지금까지 Co 또는 Sc 전이금속을 첨가한 신규 용융조성을 제안한다. Co 또는 Sc의 특성을 파악하기 위해 Ar 분위기에서 1900℃ 온도에서 약 2시간 동안 열처리 실험을 수행했다. 용융조성은 Si-Ti 10 at% 또는 Si-Cr 30 at%를 비롯하여, 탄소 용해도에 효과적이라고 알려진 Co 또는 Sc을 각각 3 at% 첨가하였다. 열처리 후 도가니 단면을 가공하여 도가니-용융물 계면에서 발생한 Si-C 반응층을 관찰하고, 탄소황분석을 통해 조성에 따른 탄소 용해도를 간접적으로 분석하였다. 그 결과, Si-Sc 기반 용융조성이 TSSG 공정에 적합한 특성을 갖는 Si-C반응층을 형성하고 있었다. 또한 탄소황분석 결과에서도 Cr 다음으로 높은 탄소량이 갖는 것으로 분석되었다. Sc는 Cr에 비해 질소와의 반응성이 낮은 이점을 가지므로 TSSG 공정에 Si-Sc 용융조성을 적용하면, 본 연구에서 의도한 대로 SiC 단결정 성장속도와 질소 UID를 모두 제어할 수 있는 것으로 고려된다.

• 한국세라믹학회지
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• 제31권7호
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• pp.695-702
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• 1994

Current study was undertaken to explain the structural evolution and corresponding changes in the properties of calcium aluminate glasses with the variation of SiO2 doping concentration. Calcium aluminate glasses in the compositional ranges of (100-x)(0.6CaO+0.4Al2O3)+xSiO2(where x=0~60) were fabricated. DTA analysis confirmed an anomalous behavior in glass transition temperature (Tg) with the maximum of 887$^{\circ}C$ and minimum of 859$^{\circ}C$ when x=5 and 50, respectively. densities and refractive indices monotonically decreased with increasing SiO2 content and IR transmitting cutoff shifted to shorter wavelength side when the amount of added SiO2 exceeded 5 mole%. IR fundamental vibration absorption peaks showed the change that NBOs were inclined to SiO4 tetrahedron in the low-silica region and NBO per SiO4 tetrahedra changed from 2 to 0 with increasing silica content. Based on the analysis of IR fundamental vibration absorption peaks, the model of the structural change can be proposed in three step: 1) SiO4 scavenged the NBOs located at AlO4-tetrahedra, which resulted in the increased of Tg values, 2) NBOs located in the main network again with a decrease in Tg, and 3) dominated by the decrease in the relative amount of NBOs in the glass system, where Tg re-increased.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.456-456
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• 2010

CMOS 소자가 서브마이크론($0.1\;{\mu}m$) 이하로 스케일다운 되면서 단채널 효과(short channel effect), 게이트 산화막(gate oxide)의 누설전류(leakage current)의 증가와 높은 직렬저항(series resistance) 등의 문제가 발생한다. CMOS 소자의 구동전류(drive current)를 높이고, 단채널 효과를 줄이기 위한 가장 효율적인 방법은 소스 및 드레인의 얕은 접합(shallow junction) 형성과 직렬 저항을 줄이는 것이다. 플라즈마 도핑 방법은 플라즈마 밀도 컨트롤, 주입 바이어스 전압 조절 등을 통해 저 에너지 이온주입법보다 기판 손상 및 표면 결함의 생성을 억제하면서 고농도로 얕은 접합을 형성할 수 있다. 그리고 얕은 접합을 형성하기 위해 주입된 불순물의 활성화와 확산을 위해 후속 열처리 공정은 높은 온도에서 짧은 시간 열처리하여 불순물 물질의 활성화를 높여주면서 열처리로 인한 접합 깊이를 얕게 해야 한다. 그러나 접합의 깊이가 줄어듦에 따라서 소스 및 드레인의 표면 저항(sheet resistance)과 접촉저항(contact resistance)이 급격하게 증가하는 문제점이 있다. 이러한 표면저항과 접촉저항을 줄이기 위한 방안으로 실리사이드 박막(silicide thin film)을 형성하는 방법이 사용되고 있다. 본 논문에서는 (100) p-type 웨이퍼 He(90 %) 가스로 희석된 $PH_3$(10 %) 가스를 사용하여 플라즈마 도핑을 실시하였다. 10 mTorr의 압력에서 200 W RF 파워를 인가하여 플라즈마를 생성하였고 도핑은 바이어스 전압 -1 kV에서 60 초 동안 실시하였다. 얕은 접합을 형성하기 위한 불순물의 활성화는 ArF(193 nm) excimer laser를 통해 $460\;mJ/cm^2$의 에니지로 열처리를 실시하였다. 그리고 낮은 접촉비저항과 표면저항을 얻기 위해 metal sputter를 통해 TiN/Ti를 $800/400\;{\AA}$ 증착하고 metal RTP를 사용하여 실리사이드 형성 온도를 $650{\sim}800^{\circ}C$까지 60 초 동안 열처리를 실시하여 $TiSi_2$ 박막을 형성하였다. 그리고 $TiSi_2$의 두께를 측정하기 위해 TEM(Transmission Electron Microscopy)을 측정하였다. 화학적 결합상태를 분석하기 위해 XPS(X-ray photoelectronic)와 XRD(X-ray diffraction)를 측정하였다. 접촉비저항, 접촉저항과 표면저항을 분석하기 위해 TLM(Transfer Length Method) 패턴을 제작하여 I-V 특성을 측정하였다. TEM 측정결과 $TiSi_2$의 두께는 약 $580{\AA}$ 정도이고 morphology는 안정적이고 실리사이드 집괴 현상은 발견되지 않았다. XPS와 XRD 분석결과 실리사이드 형성 온도가 $700^{\circ}C$에서 C54 형태의 $TiSi_2$ 박막이 형성되었고 가장 낮은 접촉비저항과 접촉저항 값을 가진다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.335-335
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• 2014

Over the past several years, transparent conducting oxides have been extensively studied in order to replace indium tin oxide (ITO). Here we report on fluorine doped zinc tin oxide (FZTO) films deposited on glass substrates by radio-frequency (RF) magnetron sputtering using a 30 wt% ZnO with 70 wt% SnO2 ceramic targets. The F-doping was carried out by introducing a mixed gas of pure Ar, CF4, and O2 forming gas into the sputtering chamber while sputtering ZTO target. Annealing temperature affects the structural, electrical and optical properties of FZTO thin films. All the as-deposited FZTO films grown at room temperature are found to be amorphous because of the immiscibility of SnO2 and ZnO. Even after the as-deposited FZTO films were annealed from $300{\sim}500^{\circ}C$, there were no significant changes. However, when the sample is annealed temperature up to $600^{\circ}C$, two distinct diffraction peaks appear in XRD spectra at $2{\Theta}=34.0^{\circ}$ and $52.02^{\circ}$, respectively, which correspond to the (101) and (211) planes of rutile phase SnO2. FZTO thin film annealed at $600^{\circ}C$ resulted in decrease of resistivity $5.47{\times}10^{-3}{\Omega}cm$, carrier concentration ~1019 cm-3, mobility~20 cm2 V-1s-1 and increase of optical band gap from 3.41 to 3.60 eV with increasing the annealing temperatures and well explained by Burstein-Moss effect. Change of work function with the annealing temperature was obtained by ultraviolet photoemission spectroscopy. The increase of annealing temperature leads to increase of work function from ${\phi}=3.80eV$ (as-deposited FZTO) to ${\phi}=4.10eV$ ($600^{\circ}C$ annealed FZTO) which are quite smaller than 4.62 eV for Al-ZnO and 4.74 eV for SnO2. Through X-ray photoelectron spectroscopy, incorporation of F atoms was found at around the binding energy of 684.28 eV in the as-deposited and annealed FZTO up to 400oC, but can't be observed in the annealed FZTO at 500oC. This result indicates that F atoms in FZTO films are loosely bound or probably located in the interstitial sites instead of substitutional sites and thus easily diffused into the vacuum from the films by thermal annealing. The optical transmittance of FZTO films was higher than 80% in all specimens and 2-3% higher than ZTO films. FZTO is a possible potential transparent conducting oxide (TCO) alternative for application in optoelectronics.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.193.2-193.2
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• 2015

최근 3차원 반도체의 물질적인 한계를 극복하기 위해 2차원 전이금속 칼코게나이드(TMD)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 TMD 물질의 도핑 방법에 대한 수많은 연구에도 불구하고 대부분이 n채널 물질인 MoS2에 대한 것에 국한되어 있다. 게다가 이전의 TMD 도핑 기술 연구 결과는 채널이 도체화 될 정도의 매우 높은 농도의 도핑 현상만을 보여주었다. 이 연구에서 우리는 WSe2로 만든 p형 채널 트랜지스터에서 Octaecyltrichlorosilane(OTS)층의 농도 조절로 제어가 가능한 약한 농도의 p형 도핑기술을 보여준다. 이 p형 도핑 현상은 OTS의 메틸기(-CH3)그룹에 의한 양성 쌍극자모멘트가 WSe2내의 전자 농도를 낮추는데서 기인한다. 제어가 가능한 p형 도핑은 $2.1{\times}10^{11}cm^{-2}$ 사이에서 $5.2{\times}10^{11}cm^{-2}$로 degenerate되지 않은 정도로 WSe2 기반의 광, 전기적인 소자에서 적절한 농도로 최적화 될 수 있다. (도핑 정도에 따른 문턱전압 상승, 전류 on/off율 상승, 전계효과 이동도 상승, 광응답성 하락, 광검출성 하락) 또한 OTS에서 비롯한 p도핑 효과는 대기중에서 오랜시간이 지나도 작은 성능 변화만을 보여주며(60시간 후 18~34% 문턱전압 감소변화량) $120^{\circ}C$의 열처리를 통하여 저하된 성능이 거의 완벽하게 회복된다. 이 연구는 Raman 분광법과 전기적, 광학적 측정을 통하여 분석되었으며 OTS 도핑현상이 WSe2 박막의 두께와 무관함 또한 확인했다.

• Advances in nano research
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• 제10권5호
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• pp.415-422
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• 2021

Silicene, a 2D allotrope of silicon, is predicted to be a potential material for future transistor that might be compatible with present silicon fabrication technology. Similar to graphene, silicene exhibits the honeycomb lattice structure. Consequently, silicene is a semimetallic material, preventing its application as a field-effect transistor. Therefore, this work proposes the uniform doping bandgap engineering technique to obtain the n-type silicene nanosheet. By applying nearest neighbour tight-binding approach and parabolic band assumption, the analytical modelling equations for band structure, density of states, electrons and holes concentrations, intrinsic electrons velocity, and ideal ballistic current transport characteristics are computed. All simulations are done by using MATLAB. The results show that a bandgap of 0.66 eV has been induced in uniformly doped silicene with phosphorus (PSi₃NW) in the zigzag direction. Moreover, the relationships between intrinsic velocity to different temperatures and carrier concentration are further studied in this paper. The results show that the ballistic carrier velocity of PSi₃NW is independent on temperature within the degenerate regime. In addition, an ideal room temperature subthreshold swing of 60 mV/dec is extracted from ballistic current-voltage transfer characteristics. In conclusion, the PSi₃NW is a potential nanomaterial for future electronics applications, particularly in the digital switching applications.

• 한국결정성장학회지
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• 제4권1호
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• pp.11-20
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• 1994

분자선에피택시(molecular beam epitaxy)법을 이용하여 GaAs 및 ALGaAs layer를 undoped 반절연(100) GaAs 기판위에 성장하였고, 최적의 성장온도와 성장된 시료에 대한 전기적 및 광학적 특성을 조사 하였다. Undoped GaAs층의 성장에 있어서는 측정결과로 부터 As/Ga의유속비가 약 20, 성장온도가 $570^{\circ}C$일때 12K에서의 Photoluminescence 반폭치(FWHM)가 1.14meV인 결정성이 좋은 시료가 얻어졌으며, p형으로서 carrier 농도가 $1.5{\times}10^{14}cm^{-3}$ 미만이고, Hall 이동도가 300K에서 $579cm^2/V-s$인 양질의 에피층이 얻어졌다. 또한 이들 시료에서는 ODLTS, DLTS측정으로 부터 2개의 hole형 깊은 주위만이 관측되었다. Undoped AlGaAs층의 성장에 있어서는 As/(Ga+Al)의 유속비가 20이고 $60^{\circ}C$의 성장온도에서 표면 morphology와 결정성이 좋은 시료를 성장할 수 있었으며, 0.17~0.85eV에서 8개의 깊은 준위가 관측되엇다. Si이 도핑된 AlGaAs 층의 경우, PL 스펙트럼으로 부터 Si의 도핑효과를 관측할 수 있었으며, Hall 측정으로부터 300K에서 $1.5{\times}10^{16}cm^{-3}$일 때 Hall 이동도가 $2547cm^2/V-s$인 시료를 얻을 수 있었다.