• 한국표면공학회지
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• 제53권6호
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• pp.330-342
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• 2020

Since the original report on ferroelectricity in Si-doped HfO2 in 2011, fluorite-structured ferroelectrics have attracted increasing interest due to their scalability, established deposition techniques including atomic layer deposition, and compatibility with the complementary-metal-oxide-semiconductor technology. Especially, the emerging fluorite-structured ferroelectrics are considered promising for the next-generation semiconductor devices such as storage class memories, memory-logic hybrid devices, and neuromorphic computing devices. For achieving the practical semiconductor devices, understanding polarization switching kinetics in fluorite-structured ferroelectrics is an urgent task. To understand the polarization switching kinetics and domain dynamics in this emerging ferroelectric materials, various classical models such as Kolmogorov-Avrami-Ishibashi model, nucleation limited switching model, inhomogeneous field mechanism model, and Du-Chen model have been applied to the fluorite-structured ferroelectrics. However, the polarization switching kinetics of fluorite-structured ferroelectrics are reported to be strongly affected by various nonideal factors such as nanoscale polymorphism, strong effect of defects such as oxygen vacancies and residual impurities, and polycrystallinity with a weak texture. Moreover, some important parameters for polarization switching kinetics and domain dynamics including activation field, domain wall velocity, and switching time distribution have been reported quantitatively different from conventional ferroelectrics such as perovskite-structured ferroelectrics. In this focused review, therefore, the polarization switching kinetics of fluorite-structured ferroelectrics are comprehensively reviewed based on the available literature.

• 한국전기전자재료학회논문지
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• 제35권4호
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• pp.407-411
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• 2022

Bulk-sized PbTiO₃ (PT), which is widely known as a high-performance ferroelectric oxide but cannot be fabricated into a monolithic ceramic due to its high c/a ratio, was successfully prepared with a high tetragonality by partially substituting Ni ions for Pb ions using a solid-state reaction method. We found that Ni-doped PT was well-fabricated as a bulk monolith with a significant c/a ratio of ~1.06. X-ray diffraction on as-sintered and crushed samples revealed that NiTiO₃ secondary phase was present at the doping level of more than 2 at.%. Scanning electron microscopic study showed that NiTiO₃ secondary phase grew on the surface of PT specimens regardless of the doping level possibly due to the evaporation of Pb during sintering. We demonstrated that an unconventional introduction of Ni ions into A-site plays a key role on the fabrication of bulk PT, though how Ni ion functions should be studied further. We expect that this study contributes to a further development of displacive ferroelectric oxides with a high c/a ratio.

• 열처리공학회지
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• 제36권5호
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• pp.298-302
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• 2023

Transparent and conducting tungsten (W) doped indium oxide (IWO) thin films were deposited on the glass substrate by using RF magnetron sputtering and then electron irradiation was conducted to investigate the effect of electron irradiation on the optical and electrical properties of the films. The electron irradiated films showed three x-ray diffraction peaks of the In₂O₃ (222), (431) and (046) planes and the full width at half maximum values are decreased as increased electron irradiation energy. In the atomic force microscope analysis, the surface roughness of as deposited films was 1.70 nm, while the films electron irradiated at 700 eV, show a lower roughness of 1.28 nm. In this study, the figure of merit (FOM) of as deposited films is 2.07 × 10^-3 Ω^-1, while the films electron irradiated at 700 eV show the higher FOM value of 5.53 × 10^-3 Ω^-1. Thus, it is concluded that the post-deposition electron beam irradiation is the one of effective methods to enhance optical and electrical performance of IWO thin films.

• 반도체디스플레이기술학회지
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• 제22권1호
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• pp.18-22
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• 2023

We have investigated the effect of the concentration of oxygen vacancies on the characteristics of Mo-doped ZnO (MZO) thin films for the TCO (transparent conducting oxide). For this purpose, MZO thin films were deposited by RF magnetron sputtering at different substrate temperature from room temperature to 300℃. The electrical resistivity of the MZO films decreases with increasing substrate temperature up to 100℃ and then gradually increases at higher temperatures. To investigate the influences of the ambient gases, the flow rate of oxygen and hydrogen in argon was varied from 0.1 sccm to 0.5 sccm. The MZO thin films were preferentially oriented to the (002) direction, regardless of the ambient gases used. The electrical resistivity of the MZO thin films increased with increasing O₂ flow rates, whereas the electrical resistivity decreased sharply under an Ar+H₂ atmosphere and was nearly the same, regardless of the H₂ flow rate used. As the oxygen vacancy concentration increases, the resistivity intended to decrease. In conclusion, Oxygen vacancy affects the MZO thin film's electrical characteristics. All the films showed an average transmittance of over 80% in the visible range.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권8호
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• pp.3378-3384
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• 2024

Investigations were conducted on the addition of barium's impact on the radiation shielding and physical attributes of five different glasses, designated S1-S5, with varying BaO contents. Using two point sources namely Co⁶⁰ and Cs¹³⁷ along with a scintillation detector [NaI(TL)], experimental measurements were made of the shielding parameters of γ-rays, namely the effective atomic number (Z_eff), electron density (N_el), half-value layer (HVL), linear attenuation coefficient (μ), mass attenuation coefficient (μ_m), mean free path (λ), and radiation protection effectiveness at the energies of 0.664, 1.177, and 1.334 MeV, and comparisons made with recently considered glasses as well as frequently employed materials for γ-ray shielding. The results show that the examined glasses' physical and radiation shielding qualities are improved by the addition of BaO. The μ values increased from 0.245 to 0.275 cm^-1 (0.662 MeV), from 0.174 to 0.198 cm^-1 (1.173 MeV), and from 0.161 to 0.189 (1.332 MeV). The observed values of HVL decreased from 2.83, 3.98, and 4.3 cm to 2.5, 3.5, and 3.62 cm at 0.662, 1.173, and 1.332 MeV, respectively, for the samples S1 and S5. In addition, the S5 glass sample was determined to have the best protection against photon among all the samples that were evaluated, as well as against recently considered glasses and those materials often utilized for gamma-ray shielding purposes.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권9호
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• pp.3804-3811
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• 2024

The study focuses on creating new boro-silicate glasses doped with SnO₂ for radiation shielding. It examines how substituting Na₂O with SnO₂ affects their structural, optical, and shielding properties. Density increases from 2.406 to 2.488 g/cm³ with rising SnO₂, measured via the Archimedes Method. The examination for the glassy phase was performed using the XRD diffractometer. UV/Vis spectrophotometer analysis reveals reduced refractive index (2.412-1.976) and increased optical absorption-band gap (direct: 3.648-5.662 eV; indirect: 2.994-5.163 eV) with SnO₂ concentrations of 0-9 mol.%). The effectiveness of the radiation shielding was assessed over the 0.059-1.408 MeV gamma-ray energy interval. The analysis demonstrates that when the concentration of SnO₂ increases, the synthesized glasses' linear attenuation coefficient improves. As the SnO₂ content was raised between 0 and 9 mol%, the linear attenuation coefficient rose between 0.489 and 2.892 cm^-1 (at energy of 0.059 MeV) and between 0.126 and 0.128 cm^-1 (at energy of 1.408 MeV), respectively. As the SnO₂ content was raised between 0 and 9 mol%.

• 전기화학회지
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• 제10권4호
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• pp.283-287
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• 2007

한국에너지기술연구원에서는 중온 ($700{\sim}800^{\circ}C$) 작동용 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들을 개발했다. 연료극 지지체 평관형 셀은 Ni/YSZ 서밋 연료극 지지체 튜브, 8몰% $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$ (YSZ) 전해질, $LaSrMnO_3$ (LSM)과 LSM-YSZ composite 및 $LaSrCoFeO_3(LSCF)$로 구성된 다중층 공기극으로 구성됐다. 제조된 연료극지지체 평관형 셀은 유도 브레이징 법에 의해 페리틱 (ferritic) 금속 캡에 접합됐고, 공기극의 전류집전을 위해 공기극 외부에 Ag 선 및 $La_{0.6}Sr_{0.4}CoO_3(LSCo)$ paste를 이용했으며, 연료극의 전류집전은 Ni felt, wire, 그리고 paste를 이용했다. 단위 번들을 만들기 위한 연료극 지지체 평관형 셀의 반응 면적은 셀 당 $90\;cm^2$ 이었으며, 2개의 셀이 병렬로 연결되어 1개의 단위 번들이 됐고, 총 12개의 단위 번들이 직렬로 연결되어 스택을 구성한다. 공기 및 3%의 가습된 수소를 산화제 및 연료로 사용한 단위 번들의 운전 결과 최대 성능은 $800^{\circ}C$에서 $0.39\;W/cm^2$의 출력이 나타났다. 본 연구를 통해 연료극 지지체 평관형 SOFC 셀의 기본 기술과 KIER 만의 독특한 연료극 지지체 평관형 SOFC 스택을 구성하는 단위 번들의 개념을 확립할 수 있었다.

• 전기화학회지
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• 제24권3호
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• pp.52-64
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• 2021

Li_1+xFe_xTi_2-x(PO₄)_3-y(BO₃)_y (x = 0.2, 0.5)계 유리에서 Fe doping과 BO₃ 치환이 유리 또는 결정화유리(glass-ceramics) 전해질의 구조적, 열적 및 전기적 특성에 미치는 영향을 조사하였다. 또한, Li_1.5Fe_0.5Ti_1.5(BO₃)₃ 유리분말을 소결하고, 소결 온도에 따른 결정상과 이온전도도 영향도 검토하였다. Li_1+xFe_xTi_2-x(PO₄)_3-y(BO₃)_y 유리에서 Fe²⁺ 및 Fe³⁺ 이온은 network modifier로서 FeO₆ 팔면체를 형성하거나 network former로서 유리망목구조에 들어가 FeO₄ 유사 사면체를 형성하면서 유리의 구조를 변화시키는 것으로 확인되었다. 한편, BO₃는 BO₃ 또는 BO₄ 그룹을 형성하였는데, BO₃ 치환량이 작은 경우 boron은 (PB)O₄ 망목구조를 형성하지만, BO₃ 치환량이 증가하면 붕소이상현상(boric oxide anomaly)이 생겨나면서 BO₄는 BO₃로 변화하고 이로 인하여 비가교산소(non-bridging oxygen)가 증가하였다. BO₃ 치환은 유리전이온도와 결정화 온도를 낮추는 효과가 있으며, Fe 첨가량이 증가하면 Fe³⁺의 일부는 Fe²⁺로 환원되며, 유리전이온도와 연화온도를 낮아지게 하고 결정화온도를 높아지게 하는 것으로 확인되었다. Li_1+xFe_xTi_2-x(PO₄)_3-y(BO₃)_y (x = 0.2, 0.5) 유리에서 BO₃ 함량이 증가함에 따라 이온전도도는 증가하였으며, x = 0.2 및 0.5에서 각각 8.85×10^-4 및 1.38×10^-4S/cm의 이온전도도값을 나타내었다. 본 연구에서 얻어진 높은 이온전도도는 Fe³⁺의 산화상태 변화와 붕소이상현상에 의한 BO₃ 생성 및 이로 인한 비가교산소의 생성에 기인한 것으로 생각된다. Li_1.5Fe_0.5Ti_1.5(BO₃)₃ 유리를 800℃에서 소결한 결과 이온전도도가 급격히 저하되었는데 이는 결정화유리 분말이 고온에서 유리화되었기 때문으로 생각된다. 따라서 유리분말을 800℃에서 소결한 후, 다시 460℃에서 조핵하고, 600℃에서 결정성장을 시킨 결과, 이온전도도가 열처리전과 동등 수준으로 회복되는 것을 확인하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제34권4호
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• pp.109-116
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• 2024

β-Ga₂O₃는 4.9 eV의 넓은 밴드갭과 8 MV/cm의 높은 항복전압으로 전력 소자 응용 분야에서 많은 관심을 받고 있는 대표적인 UWBG(Ultra-wide Band-gap) 반도체이다. 또한 용액 성장이 가능하기 때문에 SiC, GaN에 비해 성장 속도가 빠르고 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있다[1,2]. 본 연구에서는 EFG(Edge-defined Film-fed Growth) 법을 통해 Si 도핑 된 β-Ga₂O₃ 단결정을 성장시키는 데에 성공하였다. 성장 방향과 성장 주 면은 각각 [010] / (001)로 설정하였으며 성장속도는 7~20 mm/h이다. 성장시킨 β-Ga₂O₃ 단결정은 다양한 결정 면 방향(001, 100, ${\bar{2}}01$)과 off-angle(1^o, 3^o, 4^o)에 따라 절단하여 표면 가공을 진행하였고, 가공 후 HVPE(Halide vapor phase epitaxy) 법을 이용해 epi-ready 기판 위에 homoepitaxial 층을 성장시켰다. 가공 후의 샘플과 epi-layer를 성장시킨 샘플을 XRD, AFM, OM, Etching 등의 분석을 통해 결정면과 off-angle에 따른 표면 특성을 비교하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.280-281
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• 2012

차세대 디스플레이에서 3차원 감성 터치 또는 플렉시블 기판 등에 사용되고 있는 ITO(Tin-doped Indium Oxide) 박막은 고 해상도 및 소자 효율 향상을 위해 전 가시광 영역에서 높은 투과율이 요구되고 있다. 일반적으로 ITO 박막은 두께 감소에 따라 빛의 두께 산란 없이 전 가시광 영역에서 높은 투과율을 가지는 반면, 두께가 감소할수록 박막 성장 시 비정질 기판의 영향을 크게 받아 박막 결정성 감소와 더불어 전기전도성이 감소되는 경향을 보인다. 특히, 매우 얇은 두께에서의 ITO 박막 물성은 초기 박막 핵 생성 및 성장과 증착 공정 중에 발생하는 고 에너지 입자(산소 음이온, 반사 중성 아르곤 등)의 박막 손상에 대한 영향을 크게 받을 뿐만 아니라 ITO 박막 내의 SnO2 도핑함량에도 매우 의존한다. 따라서, 매우 얇은 두께에서 높은 투과율과 뛰어난 전기전도성을 동시에 가지는 고품질 ITO 초박막 제조를 위해서는 박막 초기 핵 성장 제어기술 및 SnO2 함량에 따른 ITO 초박막의 전기적, 광학적 거동에 관한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 다양한 SnO2 함량에서 고품질의 ITO 초박막을 DC/RF 중첩형 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 박막 증착 중에 발생하는 고에너지 입자의 기판충격으로 인한 박막손상을 최소화하여 증착된 박막의 전기적, 광학적 특성 및 미세구조를 관찰하였다. 그리고 전체파워에서 RF/(RF+DC) 비율을 제어하여 증착한 ITO 초박막의 물성을 최적화 하였으며, 상온 및 결정화 온도 이상에서 다양한 SnO2 함량을 가진 ITO 박막을 두께(150 nm, 25 nm)에서 각각 증착하여 전기적, 광학적 거동 및 XRD를 통한 박막의 미세구조 변화를 비교 분석하였다. 그리고 증착된 모든 ITO 초박막에서 가시광 투과율은 빛의 두께 산란 없는 높은 투과율(>85 %) 을 보이는 것을 확인 할 수 있었다. 증착된 ITO 박막의 전기적 특성 및 미세구조는 RF/(DC+RF)비율 50%에서 최적임을 확인하였다. 이는 RF/(DC+RF) 비율 증가에 따른 캐소드 전압 최적화로 박막의 초기 핵 성장 과정에서 기판상의 고에너지 입자로 인한 박막 손상의 감소 및 리스퍼터 되는 산소량을 최적화 시키고, 이는 박막의 결정성 향상으로 이어져, 박막내의 결함 밀도 감소 및 SnO2 고용 효율을 증가시켜 전기전도성 향상에 기인하였다고 판단된다. 또한, 증착된 ITO 초박막은 SnO2 함량 변화에 따라 박막의 결정성 및 전기적 특성에서 미세한 변화를 보였다. 이러한 ITO 박막의 물성변화는 박막 두께 감소에 따른 결정성 감소와 함께 SnO2의 고용 한계 변화로 인한 것으로 판단된다. 또한, RF/(DC+RF) 비율의 증가에 따른 ITO 초박막의 전기적, 광학적 및 미세구조는 Vp-Vf의 변화와 관련하여 설명되어 진다.