• Journal of Mechanical Science and Technology
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• 제15권12호
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• pp.1876-1881
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• 2001

We present the numerical analysis of the growth of a silicon (Si) single crystal. In the MCZ (Magnetic-field-applied Czochralski) method, two magnetic fields that stand opposite to each other generate a cusp magnetic field. In this work, the three cusp magnetic fields used for the analysis are an extern magnetic field, a surface magnetic field and an internal magnetic field. Each case was evaluated mainly as to the degree of stirring, shaft symmetry and the stability of the flow. As a result, the cusp magnetic field that yielded to best conditions was the internal magneic field.

• 한국결정학회지
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• 제12권1호
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• pp.5-9
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• 2001

Nd/sub 0.05/Y/sub 0.95/Ca₄O(BO₃)₃(Nd:YCOB) single crystals were grown by the Czochralski method using a iridium crucible under N₂ atmosphere. Optimum growth parameters to get high quality of single crystals were 1.5∼2 mm/hr of growth rate and 10∼20 rpm of rotation rate. The grown crystals were transparent with light purple color and well-developed in cleavage planes. The crystal structure of Nd;YCOB were identified to monoclinic by XRD method. Crystal defects acting as light scattering centers, such as micro-pores, secondary phases, inclusions and cracks were not observed under the He-Ne laser illuminations. Three red, green, blue laser devices for the RGB laser oscillations were designed and then fabricated from the grown Nd:YCOB crystals according to the phase-matching angles of negative type-I which were φ=16.40°, 33.95° and θ=22.59° with the flatness of λ/6 at least, respectively.

• 한국결정성장학회지
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• 제24권6호
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• pp.246-251
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• 2014

최근 태양전지의 효율을 증가시키기 위한 연구가 많이 이루어지고 있으며, 특히 단결정 실리콘 웨이퍼의 경우 높은 효율을 낼 수 있는 소재로써 고효율 태양전지연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구에서는 단결정으로 Czochralski(Cz)-Si 성장 시 산소농도를 다르게 하여 산소석출결함의 변화와 그에 따른 셀효율과의 관계를 비교하였다. 산소불순물은 Cz법으로 성장시킨 실리콘의 주된 불순물이다. 산소불순물 존재 시 태양전지 공정에서 산소석출결함이 생성되며 발생된 산소석출결함은 셀효율에 악영향을 미치게 된다. 그러므로 고효율 태양전지를 위한 웨이퍼를 생산하기 위한 산소석출결함 밀도와 셀효율의 상관성을 연구하였다. 또한 산소농도에 따른 산소석출결함을 분석하여 산소석출결함이 발생되지 않는 잉곳 내 산소농도 범위를 연구하여 14.5 ppma 이하에서 Bulk Micro Defect(BMD)가 발생하지 않음을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권1호
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• pp.8-15
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• 2024

다양한 광학 재료에 사용되는 CaF₂ 단결정은 밴드갭(12 eV)이 크고, 넓은 파장영역에서 투과율이 뛰어나며 낮은 굴절률과 분산을 가지는 특징이 있다. 이런 우수한 특성을 바탕으로 최근 리소그래피(Lithography) 공정에서 짧은 파장의 광원에서도 사용가능한 렌즈의 재료로 CaF₂ 단결정이 주목받고 있다. 다만 CaF₂의 경우 157 nm에서 재료 고유의 복굴절이 존재하며, 이로 발생한 수차는 (100)면과 (111)면의 결합을 통해 보상할 수 있기 때문에 면 방향에 따른 특성을 조사하는 것이 필요하다. 이 연구에서는 초크랄스키(Czochralski) 방법으로 성장하여 상용화 된 CaF₂ 단결정 웨이퍼를 이용하여 면 방향에 따른 결정성, 광학적 특성을 분석하였다. 특히 chemical etching을 통해 etch pit의 형태가 면 방향에 따라 다르게 나타나는 것을 확인하였고, 결함 분석을 통해 결정 내 전위의 배열과 결함의 존재가 etch pit 형상에 영향을 주는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제23권6호
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• pp.265-271
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• 2013

Czochralski(CZ) 성장공정은 LED 기판용 고품질의 사파이어 단결정을 성장시키기 위한 중요한 기술 중 하나이다. 본 연구에서는 300 mm 길이의 사파이어 단결정 위한 유도 가열방식의 CZ 성장공정을 FEM으로 수치적 해석하였다. 또한 도가니의 형상 및 상부 단열재 보강 등 hot zone 구조를 변경하고, 결정의 온도 변화를 분석하였다. 본 연구의 결과, 고-액 계면의 높이는 성장 속도의 균형이 이루어져 초기에 80 mm 부터 중기 이후 40 mm 정도까지 감소하였다. 또한 CZ 성장로의 최적 입력 전력은 도가니 형상 변경 및 상부 단열재 보강에 의한 보상효과로 기존 300 mm 용 CZ 성장로 조건과 유사하다. 그리고 Hot zone 구조를 변경한 CZ 성장로를 이용해 성장시킨 결정의 온도는 기존 보다 약 10 K 정도 상승 되는 것으로 분석되었다. 본 연구에서 도출된 결과를 CZ 성장공정에 적용하여 300 mm 길이를 갖는 c-축 사파이어 단결정을 성공적으로 성장시킬 수 있었고, 단결정 성장공정에 대한 시뮬레이션 분석기법의 타당성 및 유용성을 확인하였다.

• 한국결정학회지
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• 제11권1호
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• pp.16-21
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• 2000

(Yb/sub x/Y/sub 1-x/)Ca₄O(BO₃)₃ single crystals where x=0.3,8,15,20% were grown by Czochralski Method. The crystals grown under the optimum conditions were transparent and colorless with good crystal form. Using polarizing microscope, crystal defects such as parasite crystals and bubbles were detected depending on the composition of melts and pulling rates. The optimum growth parameters for high quality of single crystals were 15∼20 rpm of rotation rate and 2mm/h of pulling rate at the flow rate of 2 l/min of Nitrogen gas. The relationship between crystal axes and optical axes was investigated by optical crystallographic method, polarization technique and single crystal X-ray method. From the spectroscopic measurements, it was confirmed that there were strong absorption bands at 900 and 976.4 nm and strong emission band at 976.4 nm in Yb/sup 3+/ ion doped YCa₄O(BO₃)₃ crystal. For the application of second harmonic generation of 1.064 ㎛ laser, non-linear optical devices with θ=32.32° and Ψ=0°, λ/10 of flatness and the size of 6x8x5.73 mm were fabricated from the grown YCa₄O(BO₃)₃ crystal.

• 한국결정성장학회지
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• 제26권5호
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• pp.171-174
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• 2016

The diamond wire sawing method to produce silicon wafers for the photovoltaic application is still a new and highly investigated wafering technology. This technology, featured as the higher productivity, lower wear of the wire, and easier recycling of the coolant, is expected to become the mainstream technique for slicing the silicon crystals. However, the saw marks on the wafer surface have to be investigated and improved. This paper discusses the removal of saw marks on diamond wire-sawn single crystalline silicon wafer. With a pretreatment step using tetramethyl ammonium hydroxide ($(CH_3)_4NOH$, TMAH) and conventional texturing process with KOH solution (1 % KOH, 8 % IPA, and DI water), the saw marks on the surface of the diamond wire-sawn silicon wafers can be effectively removed and they are invisible to naked eyes completely.

• 한국결정성장학회지
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• 제15권2호
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• pp.45-50
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• 2005

규소 표면의 기계적 손상은 산화 공정 중에 규소 표면에 여러 가지 형태의 결함들을 발생 시킨다. 규소 표면에 손상을 주는 마모 입자가 커짐에 따라 OISF보다는 etch pit의 형상이 동굴형인 선 결함(line defects)들이 많이 발생된다. 이들 결함들은 실리콘 결정을 성장시키는 단계에서 형성되는 결함들과는 상호 관련이 없다. 방향성 응고법으로 성장된 규소 결정속에 존재하는 결함들은 주로 twin과 stacking fault들이며 응고과정에서 발생이 예상되는 응력에 의한 전위는 거의 발견되지 않았다. 따라서 Czochralski 법으로 성장된 단 결정 규소뿐 아니라 방향성 응고법으로 성장된 다 결정 규소 기판도 표면의 결함들을 이용하여 extrinsic gettering을 통한 규소 결정 내부의 불순물 제거의 가능성이 높다.

• 한국결정성장학회지
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• 제8권4호
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• pp.525-531
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• 1998

Czochralski법으로 congruent(48.6mol% $Li_2O$)한 조성의 $LiNbO_3$와 congruent한 조성에 Fe2O3를 0.05mol%, congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt%, congruent한 조성에$K_2O$와 $Fe_2O_3$를 각각 6wt%, 0.05mol% 첨가한 융액으로부터 $LiNbO_3$ 단결정을 c-축 방향으로 성장시켰다. 성장된 결정들은 편광 현미경과 Laue법에 의해 축을 결정한 후 절단하여 연마하였다. 시료들은 상온에서 XRD pattern을 측정하고 상온~$1230^{\circ}C$의 온도영역과 100Hz~13MHz의 주파수영역에서 유전율을 측정하였으며 상온에서 결정내 $Fe^{3+}$ 이온에 대한 ESR 스펙트럼과 UV-VIS, IR영역에서의 투과율을 측정하였다. Congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt% 첨가한 융액으로부터 성장시킨 결정의 상온에서의 XRD pattern은 congruent한 조성의 결정과 거의 같으며 상전이온도(Tc)는 증가하고 $Fe^{3+}$을 첨가하면 ESR 스펙트럼은 세기가 증가하며 lineshape가 거의 대칭적으로 되고 선폭도 훨씬 줄어든다. 또 UV-스펙트럼의 흡수단은 단파장쪽으로 이동하며 OH- 이온에 대한 IR-흡수 스펙트럼은 2886nm 성분 스펙트럼이 현저하게 증가한다. 이 결과에 의하면 congruent한 조성에 $K_2O$를 6wt% 첨가한 융액으로부터 성장시킨 결정은 결정 내의 [Li]/[Nb]비가 1에 가까운 거의(nearly) stoichiometric한 결정이 되었음을 알수 있다.

• 센서학회지
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• 제7권4호
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• pp.234-242
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• 1998

Czochralski 방법을 사용하여 격자결함이 적은 CsI 단결정 섬광체를 육성하기 위한 최적육성조건을 구하기 위하여 광투과율의 변화와 열형광특성을 이용하였다. 결정화과정을 반복할수록 불필요한 불순물 분포와 열형광강도 및 glow 피이크의 수가 감소하였다. 결정성장방향은 (110)이었고, 육성한 CsI의 결정구조는 체심입방체이었다. 그리고 격자상수는 $4.568{\AA}$ 임을 확인할 수 있었다. CsI:3rd의 활성화 에너지(trap깊이)는 약 0.45 eV 이었고, 주파수인자는 $5.18{\times}10^5\;sec^{-1}$이었다.