• 한국표면공학회지
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• 제46권4호
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• pp.145-152
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• 2013

The growth behavior of nanocrystalline diamond (NCD) film has been studied for three different substrates, i.e. bare Si wafer, 1 ${\mu}m$ thick W and Ti films deposited on Si wafer by DC sputter. The surface roughness values of the substrates measured by AFM were Si < W < Ti. After ultrasonic seeding treatment using nanometer sized diamond powder, surface roughness remained as Si < W < Ti. The contact angles of the substrates were Si ($56^{\circ}$) > W ($31^{\circ}$) > Ti ($0^{\circ}$). During deposition in the microwave plasma CVD system, NCD particles were formed and evolved to film. For the first 0.5h, the values of NCD particle density were measured as Si < W < Ti. Since the energy barrier for heterogeneous nucleation is proportional to the contact angle of the substrate, the initial nucleus or particle densities are believed to be Si < W < Ti. Meanwhile, the NCD growth rate up to 2 h was W > Si > Ti. In the case of W substrate, NCD particles were coalesced and evolved to the film in the short time of 0.5 h, which could be attributed to the fact that the diffusion of carbon species on W substrate was fast. The slower diffusion of carbon on Si substrate is believed to be the reason for slower film growth than on W substrate. The surface of Ti substrate was observed as a vertically aligned needle shape. The NCD particle formed on the top of a Ti needle should be coalesced with the particle on the nearby needle by carbon diffusion. In this case, the diffusion length is longer than that of Si or W substrate which shows a relatively flat surface. This results in a slow growth rate of NCD on Ti substrate. As deposition time is prolonged, NCD particles grow with carbon species attached from the plasma and coalesce with nearby particles, leaving many voids in NCD/Ti interface. The low adhesion of NCD films on Ti substrate is related to the void structure of NCD/Ti interface.

• 한국광학회지
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• 제13권5호
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• pp.455-459
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• 2002

직류 마그네트론 스퍼터링 방법으로 성장 온도($T_s$)를 변화시키면서 제작한 $In_2O_3$:Zn(IZO) 박막의 전기적, 광학적 특성을 조사하였다. $T_s$<$300^{\circ}C$에서 제작한 IZO 박막은 비정질이었고, $350^{\circ}C$＜$T_s$인 경우 결정질이었다. 일반적인 물질과 달리 특이하게도 IZO가 비정질일 때 전기 전도도와 광투과도 모두 결정질일 경우 보다 높은 것으로 나타났다. 비정질 IZO 박막의 경우 비저항의 값은 0.29~0.4m$\Omega$cm 이었으며 결정질 박막의 경우 1~4m$\Omega$cm이었다. IZO 박막내의 전하는 n형이고 전하농도(${n}_H$)는 $3~5{\times}10^{20}/cm^3$, 전하 유동도($({\mu}_H)$ )는 20-$50\textrm{cm}^2$/V.sec이었다. 비정질 및 결정질 IZO 박막내의 주된 전자의 충돌 과정은 이온화된 불순물과 격자 충돌로 추정된다. IZO 박막의 가시광 영역(400<$\lambda$<700mm)의 광투과도는 80%이상이었고 $T_s$가 증가함에 따라 감소하는 경향을 보였다.

• 한국재료학회지
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• 제10권9호
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• pp.601-606
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• 2000

Ni mono-silicide는 선폭이 0.15$\mu\textrm{m}$이하에서도 전기저항이 커지는 현상이 없고 Ni와 Si이 1:1로 반응하기 때문에 얇은 실리사이드의 제조가 가능하고 도펀트의 재분포 현상을 감소시킬수 있다. 따라서 0.15$\mu\textrm{m}$급 이하 디바이스에 사용이 기대되는 NiSi의 제조를 위한 Ni 박막의 증착조건 확보와 열처리 조건에 따른 NiSi의 기초 물성조사를 수행하였다. Ni mono-silicide는 sputter의 물리적 증착방법으로 Ni 박박을 증착후 관상로를 상용하여 $150~1000^{\circ}C$ 온도 범위에서 제조하였다. 그후 SPM을 이용하여 각 시편의 표면조도를 측정하였고, 미세구조와 성분분석은 EDS가 장착된 TEM을 사용하여 측정하였다. 각 열처리 온도별 생성상의 전기적 성질은 4 point probe로 측정하였다. 본 연구의 결과, SPM은 비파괴 방법으로 NiSi가 NiSi$_2$로 변태되었는지 확인할 수 있는 효과적인 공정모니터링 방법임을 확인하였고, $800^{\circ}C$이상 공온 열처리에 잔류 Ni의 산화방지를 의해 산소분압의 제어가 $Po_2$=1.5$\pm$10(sup)-11색 이하가 되어야 함을 알 수 있었으며, 전지적 특성실험으로부터 본 연구에서 제조된 박막의 NiSi$\longrightarrow$NiSi$_2$ 상태변온도는 $700^{\circ}C$라고 판단되었다.

• 한국자기학회지
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• 제11권2호
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• pp.72-77
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• 2001

DC 마그네트론 방식으로 제조한 PtMn계 상부층형(top) 스핀밸브 박막을 반강자성층인 PtM의 fcc (111) 구조에서 fat (111)구조 천이를 위하여 27$0^{\circ}C$에서 3 kOe의 외부자장을 가해주면서 일차적인 열처리를 한 후, 이차적으로 무자장 열처리를 하여 상온에서 자기적 특성을 조사하였다. Si/A1$_2$O$_3$ (500$\AA$)/Ta(50$\AA$)NiFe(40$\AA$)/CoFe(17$\AA$)/Cu(28$\AA$)/CoFe (30$\AA$)PtMn(200$\AA$)Ta(50$\AA$) top 스핀밸브 시료에서 자기저항비를 조사한 결과 열처리 온도가 높아질수록 자기저항비가 완만히 감소하나 325 $^{\circ}C$ 이상에서 급격히 감소하여 1 %까지 감소하는 것을 확인하였으며, 이것은 열처리 온도가 높아질수록 반강자성층과 피고정층사이의 교환 결합력이 약해지는 것에 기인하는 것으로 판단하였다. 열처리 온도 증가에 따른 교환 바이어스 자장은 325 $^{\circ}C$ 이상에서 급격히 감소하였고, 고정층과 자유층사이의 상호 결합 세기(interlayer coupling field, $H_{int}$)는 $325^{\circ}C$ 이상에서 크게 증가하였는데, 이것은 열처리 온도가 증가함에 다라 Mn의 상호 확산(inter-diffusion)dl 증가하여 계면에서의 거칠기(roughness)가 커지기 때문이라고 생각하였다. 이와 같은 결과에서 PtMn 스핀밸브의 급격한 자기적 특성변화가 일어나는 열처리 온도가 PtMn계 스핀밸브 박막의 블로킹 온도(blocking temperature, $T_b$)와 잘 일치함을 호가인할 수 있었다.

• 한국자기학회지
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• 제27권4호
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• pp.115-122
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• 2017

반강자성체인 IrMn 박막이 삽입된 4가지 다른 유형으로 GMR-SV 다층박막을 Corning glass 위에 이온빔 증착 시스템과 DC 마그네트론 스퍼터링 시스템으로 제조하였다. 모든 박막시료는 진공 열처리 후 측정한 major 및 minor 자기저항(MR) 곡선으로부터 자기적 특성을 조사하였다. IrMn 박막이 삽입된 상부층의 이중구조(dual-type structure) GMR-SV 다층박막에서 고정층의 교환결합력($H_{ex}$)과 보자력($H_c$), 자유층의 보자력과 상호교환결합력($H_{int}$)은 각각 410 Oe, 60 Oe, 1.6 Oe, 7.0 Oe이었다. 2개의 자유층에 의한 히스테리시스 곡선은 안정된 사각비를 형성하였으며, 자기저항비(MR(%))는 3.7 %와 5.0 %의 합으로 8.7 %이었다. 그리고 평균 자장민감도(MS)가 2.0 %/Oe을 유지하고 있었다. 반면에 IrMn 박막이 삽입된 하부층의 단일구조와 이중구조 GMR-SV 다층박막의 자기적 특성은 IrMn 박막이 삽입된 상부층의 단일구조와 이중구조 GMR-SV 다층박막보다 훨씬 저하하게 나타내었다. 이중구조 GMR-SV 다층박막의 강자성체인 고정층과 자유층의 자화 스핀배열을 서로 반평행 상태에서 독립적인 이중 스핀 의존산란(Spin-dependent Scattering) 효과에 의해 MR은 최대값을 나타내었다.

• 한국진공학회지
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• 제19권2호
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• pp.128-133
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• 2010

ZnO:Al 박막은 산소 압력을 조절한 두 번의 증착 과정을 이용하여, DC 펄스 마그네트론 스퍼터링 방법에 의해 증착되었다. 시드막은 다양한 Ar/$O_2$ 압력비에서 증착되었으며, 벌크막은 순수한 Ar가스를 사용하여 증착되었다. 시드막 증착시 산소 압력이 증가함에 따라, 결정성과 (002) 배향성의 정도는 증가했다. 비저항은 시드가 없는 샘플의 경우 $4.7\times10^4\Omega{\cdot}cm$ cm로부터 Ar/$O_2$ = 9/1 샘플의 경우 $3.7\times10^4\Omega{\cdot}cm$까지, 결정성의 증가와 함께 점차 감소했다. 에칭된 표면은 분화구 형상의 구조를 보여주었으며, 급격한 형상 변화가 결정성 증가와 함께 나타났다. Ar/$O_2$= 9/1 조건의 샘플은 500 nm 에서 88%의 매우 높은 haze 수치를 보여주었으며, 이는 AFM 이미지에서 보여지는 것처럼 큰 표면 구조 크기에 의해 설명된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.314-315
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• 2012

최근들어 반도체 및 디스플레이 소자의 구조가 복잡해짐에 따라 다층 박막 증착에 대한 중요성이 날로 증가하고 있다. 본 연구에서는 다층 박막을 효율적으로 증착하기 위해 회전이 가능한 육각건을 개발하였고, 이를 이용하여 에너지 절약형 단열 유리 증착 공정을 구현 하였다. 개발된 회전형 육각건은 기존 플래너형 스퍼터링 건의 확장형으로서 최대 6개의 물질을 하나의 챔버에서 증착이 가능하도록 구성되었다. 기존 공정의 경우 서로 다른 물질 증착을 위해서는 각각의 챔버가 필요한 반면, 회전형 육각건을 이용할 경우 하나의 챔버에서 공정을 진행할 수 있어 원가 절감이 가능하다. Fig. 1은 개발된 회전형 육각건의 모식도로서, 스퍼터링 타겟이 장착 가능한 건과, 회전부로 구성되어 있다. 이를 이용하여 투명전극-금속-투명전극-금속-절연체로 구성되어 있는 에너지 절약형 단열 유리용 다층 박막 증착 공정을 개발하였다. 이때 알루미늄이 도핑된 ZnO (AZO)는 RF 마그네트론 스퍼터로, 금속 박막은 DC 스퍼터, $SiO_2$ 및 SiN과 같은 절연 박막은 $O_2$와 $N_2$ 분위기에서 반응성 RF 스퍼터로 각각 증착하였다. Base pressure는 $10^{-7}$ torr였으며, 증착 시 공정 압력은 1~3 mTorr로 조정하였다. 증착 균일도 향상을 위해 20 rpm의 속도로 기판을 회전시켰다. Fig. 2(a)는 ZnO-Ag-ZnO 구조로 이루어진 다층 박막의 단면을 관찰한 투과전자 현미경 사진으로 각 층간의 계면이 뚜렷하게 나타남을 확인할 수 있으며, 각 층간의 intermixing 현상이 발생하지 않음을 확인 가능하다. 이를 보완하기 위해 Fig. 2(b)에서 보는 바와 같이 XPS를 이용하여 depth profile을 측정하였다. 각 층에서 서로 다른 물질이 발견되는 현상, 즉 교차 오염이 발생함에 따라 나타나는 intermixing 없이 거의 순수한 형태의 ZnO, Ag 박막 성분이 검출되었다. 이는 6개의 서로 다른 물질이 장착된 회전형 육각건을 이용하여 고 품질의 다층 박막 증착이 가능함을 제시하는 결과이다. 증착된 다층 박막의 균일도는 3.8%, 가시광선 영역에서 80% 이상의 투과도, 면저항 값은 3 ${\Omega}/{\Box}$ 이하를 보임으로서 에너지 절약형 단열 유리로서의 사양을 만족시키는 결과를 제시하였다.

• 한국해양공학회지
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• 제25권1호
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• pp.39-43
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• 2011

This study has lowered the specific resistance by coating a thin film layer of Ag, playing the role of the electron donor on the ZnO that is used usefully for the transparent conductive oxides. Presently, this study has examined the transmittance and electric characteristics according to the thickness of the Ag thin film layer. Also, this study has observed the transmittance and electric characteristics according to the uppermost ZnO thin film layer of ZnO/Ag/ZnO symmetric film and has conducted the theoretical investigation. In order to observe the transmittance and electric characteristics according to the thickness of the Ag thin film layer and the uppermost ZnO thin film layer, this study conducted the film deposition at room temperature while making use of the DC magnetron sputtering system. In order to see the changes in the thickness of the Ag thin film layer, this study coated a thin film while increasing by 4nm; and, in order to see the changes in the thickness of uppermost ZnO thin film layer, it performed the thin film coating by increasing by 5nm. From the experimental result, the researchers observed that the best transmittance could be obtained when the thickness of the Ag thin film layer was 8nm, but the resistance and mobility increased as the thickness got larger. On the other hand, when the thickness of the uppermost ZnO thin film layer was 20nm, the experiment yielded the best transmittance with excellent electric characteristics. Also, when compared the ZnO/Ag asymmetric film with the ZnO/Ag/ZnO symmetric film, the ZnO/Ag asymmetric film showed better transmittance and electric characteristics.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2000년도 제18회 학술발표회 논문개요집
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• pp.188-188
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• 2000

DLC (Diamond-Like Carbon) 박막은 높은 경도와 가시광선 및 적외선 영역에서의 광 투과도, 전기적 절연성, 화학적 안정성 및 저마찰.내마모 특성 등의 우수한 물리.화학적인 물성을 갖고 있기 때문에 여러 분야의 응용연구가 이루어지고 있다. 이러한 DLC 박막을 제작하는 과정에는 여러 가지가 있으나, 본 연구에서는 ECR-PECVD electron cyclotron resonance plasma enhanced chemical vapor deposition) 방법을 사용하였다. 이것은 최근에 많이 이용되고 있는 방법으로, 이온화률이 높을뿐만 아니라 상온에서도 성막이 가능하고 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 장점이 있다. 기판으로는 4" 크기의 S(100)를 사용하였고, 박막을 제작하기 전에 진공 중에서 플라즈마 전처리를 하였다. 플라즈마 전처리는 Ar 가스를 150SCCM 주입시켜 5$\times$10-1 torr 의 진공도를 유지시키면서, ECR power를 700W로 고정하고, 기판 bias 전압을 -300 V로 하여 5분 동안 기판을 청정하였다. DLC 박막은 ECR power를 700W. 가스혼합비와 유량을 CH4/H2 : 10/100 SCCM, 증착시간을 2시간으로 고정하고, 기판 bias 전압을 0, -50, -75, -100, -150, -200V로 변화시켜가면서 제작하였다. 이때 ECR 소스로부터 기판까지의 거리는 150mm로 하였고, 진공도는 2$\times$10-2torr 였으며, 기판 bias 전압은 기판에 13.56 MHz의 RF power를 연결하여 RF power에 의해서 유도되는 negative DC self bias 전압을 이용하였다. 제작된 박막을 Auger electron spectroscopy, elastic recoil detection, Rutherford backscattering spectroscopy, X-ray diffraction, secondary electron microscopy, atomic force microscoy, $\alpha$-step, Raman scattering spectroscopu, Fourier transform infrared spectroscopy 및 micro hardness tester를 이용하여 기판 bias 전압이 DLC 박막의 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 분석결과 본 연구에서 제작된 DLC 박막은 탄소와 수소만으로 구성되어 있으며, 비정질 상태임을 알 수 있었다. 기판 bias 전압의 증가에 따라 박막의 두께가 감소됨을 알 수 있었고, -150V에서는 박막이 거의 만들어지지 않았으며, -200V에서는 기판 표면이 식각되었다. 이것은 기판 bias 전압과 ECR 플라즈마에 의한 이온충돌 효과 때문으로 판단되며, 150V 이하에서는 증착되는 양보다 re-sputtering 되는 양이 더 많을 것으로 생각된다. 기판 bias 전압을 증가시킬수록 플라즈마에 의한 이온충돌 현상이 두드러져 탄소와 결합하고 있던 수소원자들이 떨어져 나가는 탈수소화 (dehydrogenation) 현상을 확인할 수 있었으며, 이것은 C-H 결합에너지가 C-C 결합이나 C=C 결합보다 약하여 수소 원자가 비교적 해리가 잘되므로 이러한 현상이 일어난다고 판단된다. 결합이 끊어진 탄소 원자들은 다른 탄소원자들과 결합하여 3차원적 cross-link를 형성시켜 나가면서 내부 압축응력을 증가시키는 것으로 알려져 있으며, hardness 시험 결과로 이것을 확인할 수 있었다. 그리고 표면거칠기는 기판 bias 전압을 증가시킬수록 더 smooth 해짐을 확인하였다.인하였다.

• 한국표면공학회지
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• 제56권2호
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• pp.147-151
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• 2023

Transparent ZnO (100 nm thick) and ZnO/Ti/ZnO (ZTZ) films were prepared with radio frequency (RF) and direct current (DC) magnetron sputtering on the glass substrate at room temperature. During the ZTZ film deposition, the thickness of the Ti interlayer was varied, such as 6, 9, 12, and 15 nm, while the thickness of ZnO films was kept at 50 nm to investigate the effect of the Ti interlayer on the crystallization and opto-electrical performance of the films. From the XRD pattern, it is concluded that the 9 nm thick Ti interlayer showed some characteristic peaks of Ti (200) and (220), and the grain size of the ZnO (002) enlarged from 13.32 to 15.28 nm as Ti interlayer thickness increased. In an opto-electrical performance observation, ZnO single-layer films show a figure of merit of 1.4×10^-11 Ω^-1, while ZTZ films with a 9 nm-thick Ti interlayer show a higher figure of merit of 2.0×10^-5 Ω^-1.