• 한국진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.436-441
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• 2011

각종 전자 방출원 및 디스플레이 응용 분야에서 뛰어난 가능성을 보이고 있는 탄소나노튜브의 전계 방출 특성을 개선하고 전자방출의 신뢰성을 개선하기 위해 탄소나노튜브의 표면에 수 nm 두께의 금속 코팅을 적용하였다. 탄소나노튜브는 실리콘 기판위에 2 nm 두께의 Invar (52% Fe, 42% Ni, 6% Co alloy) 촉매를 사용하여 $450^{\circ}C$의 온도에서 플라즈마 화학기상 증착법으로 성장시켰다. 성장된 탄소나노튜브의 밀도 제어를 위해 성장 후 질소 플라즈마로 일부를 식각한 후 티타늄(Ti) 금속을 탄소나노튜브 표면에 5~150 nm 두께로 스퍼터링 증착하였다. 5 nm로 티타늄을 탄소나노튜브 표면에 코팅한 경우, 코팅 전에 비해 6 V/${\mu}m$의 전계에서 전류밀도가 4배 이상 증가되었으며, 전계 방출 전류의 요동(fluctuation) 또한 40% 이상 감소됨을 확인할 수 있었다. 이는 티타늄의 일함수가 4.3 eV로 탄소나노튜브의 5 eV에 비해 작을 뿐만 아니라, 탄소나노튜브의 약점으로 지적되는 기판과의 접착성과 접촉저항이 티타늄의 표면 코팅으로 인해 크게 개선된 결과로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.214.1-214.1
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• 2015

Thin-film transistors (TFTs)의 채널층으로 널리 쓰이는 indium-gallium-zinc oxide (IGZO)는 높은 전자 이동도(약 10 cm2/Vs)를 나타내며 유기 발광 다이오드디스플레이(OLED)와 대면적 액정 디스플레이(LCD)에 필수적으로 사용되고 있다. 하지만, 이러한 재료는 우수한 TFT의 채널층의 특성을 가지는 반면, ZnO 기반 재료이기 때문에 소자 구동에서의 안정성은 가장 큰 문제로 남아있다. 따라서 최근, IGZO layer의 특성을 향상시키기 위한 연구가 다양한 방법으로 시도되고 있다. IGZO의 조성비를 조절하여 전기적 특성을 최적화거나 IGZO layer의 조성 중 Ga을 다른 금속 메탈로 대체하는 연구도 이루어지고 있다. 그러나 IGZO에 미량의 도펀트를 첨가하여 박막 특성 변화를 관찰한 연구는 거의 진행되지 않고 있다. 산화물 TFTs의 전기적 특성과 안정성은 산소 함량에 영향을 많이 받는 것으로 알려져 있으며, 더욱이 TFT 채널층으로 쓰이는 IGZO 박막의 고유한 산소 공공은 디바이스 작동 중 열적으로 활성화 되어 이온화 상태가 될 때 소자의 안정성을 저하시키는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 낮은 전기 음성도(1.22)와 표준전극전위(-2.372 V)를 가지며 산소와의 높은 본드 엔탈피 값(719.6 kJ/mol)을 가짐으로써 산소 공공생성을 억제할 것으로 기대되는 yttrium을 IGZO의 도펀트로 도입하였다. 따라서 본 연구에서는 Y-IGZO의 박막 특성 변화를 관찰하고자 한다. 본 연구에서는 magnetron co-sputtering법으로 IGZO 타깃(DC)과 Y2O3 타깃(RF)를 이용하여 기판 가열 없이 동시 방전을 이용해 non-alkali glass 기판 위에 증착 하였다. IGZO 타깃은 DC power 110 W으로 고정하였으며 Y2O3 타깃에는 RF Power를 50 W에서 110 W까지 증가시키면서 Y 도핑량을 조절하였다. Working pressure는 고 순도 Ar을 20 sccm 주입하여 0.7 Pa로 고정하였다. 모든 실험은 $50{\times}50mm$ 기판 위에 총 두께 $50nm{\pm}2$ 박막을 증착 하였으며, 그 함량에 따른 전기적 특성 및 광학적 특성을 살펴보았다. 또한, IGZO 박막 제조 시 박막의 안정화를 위해 열처리과정은 필수적이다. 하지만 본 연구에서는 열처리를 진행하지 않고 Y-IGZO의 안정성 개선 여부를 보기 위하여 20일 동안 상온에서 방치하여 그 전기적 특성변화를 관찰하였다. 나아가 Y-IGZO 채널 층을 갖는 TFT 소자를 제조하여 소자 구동 특성을 관찰 하였다. Y2O3 타깃에 가해지는 RF Power가 70 W 일 때 Y-IGZO박막은 IGZO박막과 비교하여 상대적으로 캐리어 밀도는 낮은 반면 이동도는 높은 최적 특성을 얻을 수 있었다. 상온방치 결과 Y-IGZO박막은 IGZO박막에 비해 전기적 특성 변화 폭이 적었으며 이것은 Y 도펀트에 의한 안정성 개선의 결과로 예상된다. 투과도는 Y 도핑에 의하여 약 1.6 % 정도 상승하였으며 밴드 갭 내에서 결함 준위로 작용하는 산소공공의 억제로 인한 결과로 판단된다.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권5호
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• pp.202-206
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• 2014

$V_2O_5$ 박막에서의 PL 특성을 조사하기 위해 RF 스퍼터링법을 이용하여 비정질과 결정질 $V_2O_5$ 박막을 제작하였고, 10~300 K의 온도까지 PL 스펙트럼을 측정하였다. 상온에서 성장된 비정질 박막에서는 ~505 nm를 중심으로 하는 하나의 PL 피크만이 관찰되었고, 결정질 $V_2O_5$ 박막에서는 505 nm를 중심으로 하는 피크와 산소결함에 의한 것으로 알려진 ~695 nm를 중심으로 하는 피크가 관찰되었다. 비정질과 결정질 $V_2O_5$ 박막에서 관찰되는 505 nm에서의 PL 피크의 위치는 온도에 강한 의존성을 보였고, 그 값은 300 K에서 2.45 eV였고, 10 K에서 2.35 eV였다. 505 nm에서의 PL은 $V_2O_5$에서의 밴드 에너지 전이에 의한 것이었으며, 또한 온도의 감소에 따른 피크 위치 에너지의 감소는 전자-포논 상호작용의 감소에 의한 격자팽창효과의 감소 때문이었다.

• 대한치과기공학회지
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• 제30권1호
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• pp.25-31
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• 2008

Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys commonly used dental implant materials, particularly for orthopaedic and osteosynthesis because of its suitable mechanical properties and excellent biocompatibility. This alloys have excellent corrosion behavior in the clinical environment. The first factor to decide the success of dental implantation is sufficient osseointegration and high corrosion resistance between on implant fixture and its surrounding bone tissue. In this study, in order to increase corrosion resistance and biocompatibility of Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy that surface of manufactured alloy was coated with TiN by RF-magnetron sputtering method. The electrochemical behavior of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloy were investigated using potentiodynamic (EG&G Co, PARSTAT 2273. USA) and potentiostatic test (250mV) in 0.9% NaCl solution at 36.5 $\pm$ 1$^{\circ}C$. These results are as follows : 1. From the microstructure analysis, Cp-Ti showed the acicular structure of $\alpha$-phase and Ti-6Al-4V showed the micro-acicular structure of ${\alpha}+{\beta}$ phase. 2. From the potentiodynamic test, Ecorr value of Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys showed -702.48mV and -319.87mV, respectively. Ti-6Al-4V alloy value was higher than Cp-Ti alloy. 3. From the analysis of TiN and coated layer, TIN coated surface showed columnar structure with 800 nm thickness. 4. The corrosion resistance of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys were higher than those of the non-coated Ti alloys in 0.9% NaCl solution from potentiodynamic test, indicating better protective effect. 5. The passivation current density of TiN coated Cp-Ti and Ti-6Al-4V alloys were smaller than that of the noncoated implant fixture in 0.9% NaCl solution, indicating the good protective effect resulting from more compact and homogeneous layer formation.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.189-190
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• 2011

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance (RC) delay나 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 SiO2와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 SiO2 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200 도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 SiO2와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장 했다. 이는 V의 oxide formation nergyrk Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, V+5 이온 반경이 Mn+2 이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.256-256
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• 2012

Cu가 기존 배선물질인 Al을 대체함에 따라 resistance-capacitance delay와 electromigration (EM) 등의 문제들이 어느 정도 해결되었다. 그러나 지속적인 배선 폭의 감소로 배선의 저항 증가, EM 현상 강화 그리고 stability 악화 등의 문제가 지속적으로 야기되고 있다. 이를 해결하기 위한 방법으로 Cu alloy seed layer를 이용한 barrier 자가형성 공정에 대한 연구를 진행하였다. 이 공정은 Cu 합금을 seed layer로 사용하여 도금을 한 후 열처리를 통해 $SiO_2$와의 계면에서 barrier를 자가 형성시키는 공정이다. 이 공정은 매우 균일하고 얇은 barrier를 형성할 수 있고 별도의 barrier와 glue layer를 형성하지 않아 seed layer를 위한 공간을 추가로 확보할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, via bottom에 barrier가 형성되지 않아 배선 전체 저항을 급격히 낮출 수 있다. 합금 물질로는 초기 Al이나 Mg에 대한 연구가 진행되었으나, 낮은 oxide formation energy로 인해 SiO2에 과도한 손상을 주는 문제점이 제기되었다. 최근 Mn을 합금 물질로 사용한 안정적인 barrier 형성 공정이 보고 되고 있다. 하지만, barrier 형성을 하기 위해 300도 이상의 열처리 온도가 필요하고 열처리 시간 또한 긴 단점이 있다. 본 실험에서는 co-sputtering system을 사용하여 Cu-V 합금을 형성하였고, barrier를 자가 형성을 위해 300도에서 500도까지 열처리 온도를 변화시키며 1시간 동안 열처리를 실시하였다. Cu-V 공정 조건 확립을 위해 AFM, XRD, 4-point probe system을 이용하여 표면 거칠기, 결정성과 비저항을 평가하였다. Cu-V 박막 내 V의 함량은 V target의 plasma power density를 변화시켜 조절 하였으며 XPS를 통해 분석하였다. 열처리 후 시편의 단면을 TEM으로 분석하여 Cu-V 박막과 $SiO_2$ 사이에 interlayer가 형성된 것을 확인 하였으며 EDS를 이용한 element mapping을 통해 Cu-V 내 V의 거동과 interlayer의 성분을 확인하였다. PVD Cu-V 박막은 기판 온도에 큰 영향을 받았고, 200도 이상에서는 Cu의 높은 표면에너지에 의한 agglomeration 현상으로 거친 표면을 가지는 박막이 형성되었다. 7.61 at.%의 V함량을 가지는 Cu-V 박막을 300도에서 1시간 열처리 한 결과 4.5 nm의 V based oxide interlayer가 형성된 것을 확인하였다. 열처리에 의해 Cu-V 박막 내 V은 $SiO_2$와의 계면과 박막 표면으로 확산하며 oxide를 형성했으며 Cu-V 박막 내 V 함량은 줄어들었다. 300, 400, 500도에서 열처리 한 결과 동일 조성과 열처리 온도에서 Cu-Mn에 의해 형성된 interlayer의 두께 보다 두껍게 성장했다. 이는 V의 oxide formation energy가 Mn 보다 작으므로 SiO2와의 계면에서 산화막 형성이 쉽기 때문으로 판단된다. 또한, $V^{+5}$이온 반경이 $Mn^{+2}$이온 반경보다 작아 oxide 내부에서 확산이 용이하며 oxide 박막 내에 여기되는 전기장이 더 큰 산화수를 가지는 V의 경우 더 크기 때문으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제10권6호
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• pp.437-444
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• 2000

기판온도, 박막조성 및 증착후 열처리 등의 조건에 따른 ${La_{1-x}}{Sr_x}{MnO_{3-{\delta}}}$(0.19$\leq$x$\leq$0.31) 박막의 결절구조와 전기전도 특성을 조사하였다. 스퍼터법을 이용하여 $500^{\circ}C$에서 증착된 박막은 강한 <001> 우선배향성과 유사정방정(pseudo-tetrag-onal, a/c-=0.97) 결정체를 나타냈다. 이러한 박막의 단위포는 산소분위기 내에서 증착후 열처리에 의하여 입장정 결정계로 변하였다. $La_{0.67}Sr_{0.33}MnO_3$ 조성의 주타겟과 $La_{0.3}Sr_{0.7}MnO_3$조성의 보조타겟을 동시에 이용하여 박막의 조성을 조절하였다. 보조타겟의 개수에 따라 박막내의 Sr 함량(x)은 0.19-0.31 범위의 값을 나타내었으며, x값이 0.19로부터 0.31로 증가시 금소-반도체의 전이 온도가 상승하였고, 전지비저항이 대체로 감소하였다. 0.18 T의 자기장 하에서, $La_{0.69}Sr_{0.31}MnO_3$조성의 박막의 자기저항변화 MR((%) = (${\rho}_o-{\rho}_H/{\rho}_H$)는 약 390% 이었다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제26권1호
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• pp.101-112
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• 2015

II~VI족 화합물 반도체 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막을 Indium-tin-oxide(ITO)가 도포된 유리기판 상에 열증발법을 사용하여 증착하였다. 박막의 합성비(molar ratio) x($0{\leq}x{\leq}1$)는 CdS(x=0) 박막과 ZnS(x=1) 박막을 포함하여, 삼원화합물 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막을 제조하기 위하여 변화시켰다. 또한, 증착한 박막의 결정성을 높이기 위하여 진공전기로에서 열처리 하였으며, 분광학적 특성조사를 위해서는 $400^{\circ}C$에서 열처리한 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막이 최적임을 알았다. $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막의 합성비(x)와 전자적 구조를 조사하기 위하여 X-선 광전자 분광법(XPS)을 사용하였고, 박막시료의 광학적 에너지 띠 간격 $E_g$는 자외선-가시광-근접 적외선(UV-Vis-NIR) 분광법으로 측정하였으며, 합성비(x)값이 0에서 1까지 변화함에 따라 2.44~3.98 eV 범위의 값을 보여주었다. 끝으로, THz-TDS(Time Domain Spectroscopy) 시스템을 사용하고 $Zn_xCd_{1-x}S$ 박막의 THz파 특성을 측정하여 테라헤르츠(THz) 영역용 전자 및 광학 소자로서 응용가능성을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제9권11호
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• pp.1083-1087
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• 1999

마그네트론 스퍼터로 알루미나 기판위에 $\textrm{SnO}_2$박막을 증착하여 증착온도, rf 전력, 공정기체 중 산소분율(O$_2$/Ar)등 공정변수에 따른 박막의 미세구조와 가스검지 특성을 조사하였다. 증착된 박막의 미세구조는 결정성이 없는 비정질 구조(A), 비정질 기지 중에 결정이 분산된 구조(A=P), 방향성이 거의 없는 다결정 구조(P), 미세 기둥구조(FC), 조대한 기둥구조(CC), 고밀도 특성을 보이는 섬유상 구조(Zone T)의 6가지로 분류되었다. 공정 중 산소를 첨가하지 않았을 때, 저온, 낮은 rf 전력에서 A 구조가, 저온, 높은 rf 전력에서 A+P 구조가, 고온, 높은 rf 전력에서 P 구조가 형성되었고, 산소 첨가 시는 낮은 rf 전력, 저온에서 FC 구조가, 낮은 rf 전력, 고온에서 CC 구조, 높은 rf 전력, 저온에서 Zone T 구조가 형성되었다. 위의 미세구조를 가진 박막들을 센서로 제작하여 $200^{\circ}C$, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서 CO 가스에 대한 민감도를 측정한 결과$200^{\circ}C$에서는 감도가 나타나지 않으며, $300^{\circ}C$, $400^{\circ}C$에서는 FC 구조를 가진 센서가 다른 미세구조를 가진 센서에 비해 우수한 감도를 나타냈다. 이는 미세한 column 들로 이루어진 FC 구조의 높은 비표면적으로 인해 산소와 피검가스의 흡착이 많아지게 되고, 가스흡착에 의한 저항변화, 즉 감도가 높게 나타나는 것으로 판단된다.

• 한국재료학회지
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• 제10권12호
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• pp.812-818
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• 2000

본 연구에서는 Ge PAM이 선폭 미세화에 따른 C54 실리사이드화 및 실제 CMOS 트랜지스터 접합부에서의 각종 전기적 특성에 미치는 영향을, As PAM과의 비교를 통하여 관찰하였다. 평판 상에서 각 PAM 및 기판의 도핑 상태에 따른 Rs의 변화량을 측정하였으며, 각 PAM 방식은 기존의 살리사이드 TiSi$_2$에 비해 개선된 C54 형성 효과를 보였다. 특히, Ge PAM은 n+ 기판에서 As PAM보다 효과적인 실리사이드화를 보였고, 이 경우 XRB 상에서도 가장 강한 (040) C54 배향성을 나타내었다. ~0.25$\mu\textrm{m}$ 선폭 및 n+ 접합층에서 기존 방식에 비해 As과 Ge PAM은 각각 ~85,66%의 개선된 바저항을 보였으며, P+ 접합층에서는 As과 Ge PAM 모두 62~63% 정도의 유사한 Rs 개선 효과를 보였다. 콘택 저항에서도 각 콘택 크기 별로 바저항(bar resistance) 개선과 같은 경향의 PAM 효과를 관찰하였으며, 모든 경우 10 $\Omega$/ct. 이하로 양호한 결과를 보였다. 누설 전류는 area 형 패턴에서는 모든 공정 조건에서 <10E-14A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로, edge 형에서는 특히 P+ 접합부에서 As 또는 Ge PAM 적용 시 <10E-13 A/$\mu\textrm{m}^{2}$ 이하로 다소 누설 전류를 안정화시키는 결과를 보였다. 이러한 결과는 XTEM에 의해 관찰된 바 Ge PAM 적용 시 기존의 경우에 (PAM 적용 안한 경우) 비해 유사한 평활도의 TiSi$_2$박막 형상과 일치하였으며, 또한 본 실험의 Ge PAM 이온주입 조건이 접합층에 손상을 주지 않는 범위에서 적정화되었음을 제시하였다