• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.100-100
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• 2011

2004년 일본의 Hosono 그룹에 의해 처음 발표된 이래로, amorphous gallium-indium-zinc oxide (a-GIZO) thin film transistors (TFTs)는 높은 이동도와 뛰어난 전기적, 광학적 특성에 의해 큰 주목을 받고 있다. 또한 넓은 밴드갭을 가지므로 가시광 영역에서 투명한 특성을 보이고, 플라스틱 기판 위에서 구부러지는 성질에 의해 플랫 패널 디스플레이나 능동 유기 발광 소자(AM-OLED), 투명 디스플레이에 응용될 뿐만 아니라, 일반적인 Poly-Si TFT에 비해 백플레인의 대면적화에 유리하다는 장점이 있다. 최근에는 Y2O3나 ZrO2 등의 high-k 물질을 gate insulator로 이용하여 높은 캐패시턴스를 유지함과 동시에 낮은 구동 전압과 빠른 스위칭 특성을 가지는 a-GIZO TFT의 연구 결과가 보고되었다. 하지만 투명 디스플레이 소자 제작을 위해 플라스틱이나 유리 기판을 사용할 경우, 기판 특성상 공정 온도에 제약이 따르고(약 $300^{\circ}C$ 이하), 이를 극복하기 위한 부가적인 기술이 필수적이다. 본 연구에서는 p-type Si을 back gate로 하는 Inverted-staggered 구조의 a-GIZO TFT소자를 제작 하였다. p-type Si (100) 기판위에 RF magnetron sputtering을 이용하여 Gate insulator를 증착하고, 같은 방법으로 채널층인 a-GIZO를 70 nm 증착하였다. a-GIZO를 증착하기 위한 sputtering 조건으로는 100W의 RF power와 6 mTorr의 working pressure, 30 sccm Ar 분위기에서 증착하였다. 소스/드레인 전극은 e-beam evaporation을 이용하여 Al을 150 nm 증착하였다. 채널 폭은 80 um 이고, 채널 길이는 각각 20 um, 10 um, 5 um, 2 um이다. 마지막으로 Furnace를 이용하여 N2 분위기에서 $500^{\circ}C$로 30분간 후속 열처리를 실시한 후에, 전기적 특성을 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.403-403
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• 2011

결정질 태양전지는 태양전지 시장에 큰 서막을 장식하였다. 현재 여러 종류의 태양전지 기술들이 많이 나오고 있지만 결정질 태양전지는 변환 효율이 좋고 신뢰성이 높아서 높은 시장 점유율을 차지하고 있다. 하지만 응용 분야가 적고 기판 가격이 비싸다는 단점이 있다. 현재에는 응용분야 개선을 위하여 Flexible solar cell에 대한 연구가 활발하다. Flexible solar cell에 상부전극은 결정질 태양전지에서 사용되는 Ag나 Al 전극 대신 TCO 종류의 일종인 ITO를 많이 사용한다. Flexible Solar cell은 Organic Solar cell과 Amorphous Solar Cell 두 가지 범주를 가지고 있다. 본 연구에서는 Amorphous Solar Cell의 전극에 사용되는 ITO의 온도 Stress에 따른 특성을 연구함으로써 Engineer의 근본적인 이슈인 저비용, 고효율에 초점을 맞추어 소자특성을 확인해 보도록 한다. Glass에 E-beam evaporation 장비를 이용하여 ITO를 증착하였고 제작된 소자를 200, 250, 300, 350$^{\circ}C$의 온도변수를 두어 1시간동안 Annealing 하였다. 각 Annealing 온도에 따른 Sheet resistivity,와 visible 영역의 transmittant를 측정하였다. visible영역에서의 transmittant는 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 transmittant는 증가하다가 350$^{\circ}C$에서 감소하였다. Sheet resistivity의 경우 Annealing 200$^{\circ}C$에서 300$^{\circ}C$로 온도가 증가함에 따라 ITO의 Sheet resistivity가 줄어들다가 350$^{\circ}C$에서 증가하였다. 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 가시광선 영역에서 transmittant가 가장 높은 80%로 측정 되었다. Sheet resistivity역시 300$^{\circ}C$로 Annealing한 ITO가 8${\Omega}/{\Box}$로 가장 낮았다. Annealing 온도가 ITO의 electrical 특성과 optical 특성에 변화를 주었음을 알 수 있었다. Resistivity가 낮은 ITO 전극으로 박막 셀을 제작한다면 좋은 효율을 얻을 수 있을 거라 생각된다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• v.19 no.6
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• pp.566-574
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• 2015

We report for the first time highly efficient trans-reflective color filters capable of demonstrating coloration in both transmission and reflection modes by taking advantage of a multilayer stack consisting of MgF₂ and TiO₂ used respectively as the low and high index materials. In order to enable such trans-reflective performance, securing an optimal stop band assuming an appropriate bandwidth within the visible regime is pivotal, which was realized by tailoring the thicknesses and the numbers of TiO₂-MgF₂ bi-layers. Three devices were designed through rigorous simulations and developed via e-beam evaporation to demonstrate vivid blue, green, and red colors in the reflection mode, and yellow, magenta, and cyan colors in the transmission mode, featuring an enhanced efficiency exceeding 90% under normal incidence. The color performance of the filters was examined by referring to the chromaticity coordinates of the transmission and reflection spectra, alongside photographed color images. The dependence of the performance on the angle of incidence was explored with respect to incident polarization, indicating that a transmission surpassing 60% could be stably maintained up to an angle of 75°. Polarization independent transfer characteristics were especially achieved for the normal incidence. The proposed devices may be readily extended to other spectral regimes by adjusting the thicknesses of the films.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.18 no.8
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• pp.422-426
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• 2008

The effects of an addition of $ZrO_2$ on the microstructure and electrical properties of MgO films as a protective layer for AC plasma display panels were investigated. MgO + a 200 ppm $ZrO_2$ protective layer prepared by e-beam evaporation exhibited a secondary electron emission coefficient ($\gamma$) that was improved by 21% compared to that of a pure MgO protective layer. The relative density and Vickers hardness increased with a further addition of $ZrO_2$. These results suggest that the discharge properties and optical properties of MgO protective layers are closely related to the relative density and Vickers hardness. The good optical and electrical properties of $\gamma$, at 0.080, a grain size of $19\;{\mu}m$ and an optical transmittance of 91.93 % were obtained for the MgO + 200 ppm $ZrO_2$ protective layer sintered at $1700^{\circ}C$ for 5 hrs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.403-404
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• 2013

최근 scaling down의 한계에 부딪힌 DRAM과 Flash Memory를 대체하기 위한 차세대 메모리(Next Generation Memory)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. ITRS (international technology roadmap for semiconductors)에 따르면 PRAM (phase change RAM), RRAM (resistive RAM), STT-MRAM (spin transfer torque magnetic RAM) 등이 차세대 메모리로써 부상하고 있다. 그 중 RRAM은 간단한 구조로 인한 고집적화, 빠른 program/erase 속도 (100~10 ns), 낮은 동작 전압 등의 장점을 갖고 있어 다른 차세대 메모리 중에서도 높은 평가를 받고 있다 [1]. 현재 RRAM은 주로 금속-산화물계(Metal-Oxide) 저항 변화 물질을 기반으로 연구가 활발하게 진행되고 있다. 하지만 근본적으로 공정 과정에서 산소에 의한 오염으로 인해 수율이 낮은 문제를 갖고 있으며, Endurance 및 Retention 등의 신뢰성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 본 연구진은 산소 오염에 의한 신뢰성 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 다양한 금속-질화물(Metal-Nitride) 기반의 저항 변화 물질을 제안해 연구를 진행하고 있으며, 우수한 열적 안정성($>450^{\circ}C$, 높은 종횡비, Cu 확산 방지 역할, 높은 공정 호환성 [2] 등의 장점을 가진 WN 박막을 저항 변화 물질로 사용하여 저항 변화 메모리를 구현하기 위한 연구를 진행하였다. WN 박막은 RF magnetron sputtering 방법을 사용하여 Ar/$N_2$ 가스를 20/30 sccm, 동작 압력 20 mTorr 조건에서 120 nm 의 두께로 증착하였고, E-beam Evaporation 방법을 통하여 Ti 상부 전극을 100 nm 증착하였다. I-V 실험결과, WN 기반의 RRAM은 양전압에서 SET 동작이 일어나며, 음전압에서 RESET 동작을 하는 bipolar 스위칭 특성을 보였으며, 읽기 전압 0.1 V에서 ~1 order의 저항비를 확보하였다. 신뢰성 분석 결과, $10^3$번의 Endurance 특성 및 $10^5$초의 긴 Retention time을 확보할 수 있었다. 또한, 고저항 상태에서는 Space-charge-limited Conduction, 저저항 상태에서는 Ohmic Conduction의 전도 특성을 보임에 따라 저항 변화 메카니즘이 filamentary conduction model로 확인되었다 [3]. 본 연구에서 개발한 WN 기반의 RRAM은 우수한 저항 변화 특성과 함께 높은 재료적 안정성, 그리고 기존 반도체 공정 호환성이 매우 높은 강점을 갖고 있어 핵심적인 차세대 메모리가 될 것으로 기대된다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.103-103
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• 1999

CeO2 는 cubic 구조의 일종인 CeF2 구조를 가지며 격자 상수가 0.541nm로 Si의 격자 상수 0.543nm와 거의 비슷하여 Si과의 부정합도가 0.35%에 불과하여 CeO2를 Si 기판 위에 에피택셜하게 성장시킬 수 있는 가능성이 크다. 따라서 SOI(Silicon-On-Insulator) 구조의 실현을 위하여 Si 기판위에 CeO2를 에피택셜하게 성장시키려는 많은 노력이 있었다. 또한 CeO2 는 열 적으로 대단히 안정된 물질로서 금속/강유전체/반도체 전계효과 트랜지스터(MFSFET : metal-ferroelectric-semiconductor field effect transistor)에서 ferroelectric 박막과 Si 기판사이에 완충층으로 사용되어 강유전체의 구성 원자와 Si 원자들간의 상호 확산을 방지함으로써 경계면의 특성을 향상시기키 위해 사용된다. e-beam evaporation와 laser ablation에 의한 Si 기판 위의 CeO2 격자 성장에 관한 많은 보고서가 있다. 이 방법들은 대규모 생산 공정에서 사용하기 어려운 반면 RF-magnetron sputtering은 대규모 반도체 공정에 널리 쓰인다. Sputtering에 의한 Si 기판위의 CeO2 막의 성장에 관한 보고서의 수는 매우 적다. 이 논문에서는 Ce target을 사용한 reactive rf-magnetron sputtering에 의해 Si(100) 과 Si(111) 기판위에 성장된 CeO2 의 구조 및 전기적 특성을 보고하고자 한다. 주요한 증착 변수인 증착 power와 증착온도, Seed Layer Time이 성장막의 결정성에 미치는 영향을 XRD(X-Ray Diffractometry) 분석과 TED(Transmission Electron Diffration) 분석에 의해 연구하였고 CeO2 /Si 구조의 C-V(capacitance-voltage)특성을 분석함으로써 증차된 CeO2 막과 실리콘 기판과의 계면 특성을 연구하였다. CeO2 와 Si 사이의 계면을 TEM 측정에 의해 분석하였고, Ce와 O의 화학적 조성비를 RBS에 의해 측정하였다. Si(100) 기판위에 증착된 CeO2 는 $600^{\circ}C$ 낮은 증착률에서 seed layer를 하지 않은 조건에서 CeO2 (200) 방향으로 우선 성장하였으며, Si(111) 기판 위의 CeO2 박막은 40$0^{\circ}C$ 높은 증착률에서 seed layer를 2분이상 한 조건에서 CeO2 (111) 방향으로 우선 성장하였다. TEM 분석에서 CeO2 와 Si 기판사이에서 계면에서 얇은 SiO2층이 형성되었으며, TED 분석은 Si(100) 과 Si(111) 위에 증착한 CeO2 박막이 각각 우선 방향성을 가진 다결정임을 보여주었다. C-V 곡선에서 나타난 Hysteresis는 CeO2 박막과 Si 사이의 결함때문이라고 사료된다.

• Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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• v.21 no.11
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• pp.968-972
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• 2008

Ni/Ti/Al multilayer system ('/'denotes the deposition sequence) was tested for low-resistance ohmic contact formation to Al-implanted p-type 4H-SiC. Ni 30 nm / Ti 50 nm / Al 300 nm layers were sequentially deposited by e-beam evaporation on the 4H-SiC samples which were implanted with Al (norminal doping concentration = $4\times10^{19}cm^{-3}$) and then annealed at $1700^{\circ}C$ for dopant activation. Rapid thermal anneal (RTA) temperature for ohmic contact formation was varied in the range of $840\sim930^{\circ}C$. Specific contact resistances were extracted from the measured current vs. voltage (I-V) data of linear- and circular transfer length method (TLM) patterns. In constrast to Ni contact, Ni/Ti/Al contact shows perfectly linear I-V characteristics, and possesses much lower contact resistance of about $2\sim3\times10^{-4}\Omega{\cdot}cm^2$ even after low-temperature RTA at $840^{\circ}C$, which is about 2 orders of magnitude smaller than that of Ni contact. Therefore, it was shown that RTA temperature for ohmic contact formation can be lowered to at least $840^{\circ}C$ without significant compromise of contact resistance. X-ray diffraction (XRD) analysis indicated the existence of intermetallic compounds of Ni and Al as well as $NiSi_{1-x}$, but characteristic peaks of $Ti_{3}SiC_2$, a probable narrow-gap interfacial alloy responsible for low-resistance Ti/Al ohmic contact formation, were not detected. Therefore, Al in-diffusion into SiC surface region is considered to be the dominant mechanism of improvement in conduction behavior of Ni/Ti/Al contact.

• Journal of the Korean institute of surface engineering
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• v.47 no.6
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• pp.303-310
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• 2014

In this study, the average in-situ stress in metallic thin film was measured during deposition of the Cu thin films on the Si(111) wafer and then the phenomenon of stress shift by the interruption of deposition was measured using Cu thin films. We have observed the stress shift in accordance with changing amount of atom's movement between the surface and grain boundary through altering the grain size of the Cu thin film with variety of parameters. The grain size is known to be affected on the deposition rate, film thickness and deposition temperature. As a experimental results, the these parameters was not adequate to explain stress shift because these parameters affect directly on the amount of atom's movement between the surface and grain boundary as well as the grain size. Thus, we have observed the stress shift toward tensile side in accordance with the grain size changing through the interlayer deposition. From an experiment with inserting interlayer before deposit Cu, in thin film which has big grain size with high roughness, amount of stress movement is higher along direction of tensile stress after deposition that means, after deposition process, driving force of atoms moving in grain boundary and on the surface of the film is relatively higher than before.

• Korean Journal of Metals and Materials
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• v.49 no.4
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• pp.321-328
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• 2011

The 30 nm-thick Ni layers was deposited on a flexible polyimide substrate with an e-beam evaporation. Subsequently, we deposited a Si layer using a catalytic CVD (Cat-CVD) in a hydride amorphous silicon (${\alpha}$-Si:H) process of $T_{s}=180^{\circ}C$ with varying thicknesses of 55, 75, 145, and 220 nm. The sheet resistance, phase, degree of the crystallization, microstructure, composition, and surface roughness were measured by a four-point probe, HRXRD, micro-Raman spectroscopy, FE-SEM, TEM, AES, and SPM. We confirmed that our newly proposed Cat-CVD process simultaneously formed both NiSi and crystallized Si without additional annealing. The NiSi showed low sheet resistance of < $13{\Omega}$□, while carbon (C) diffused from the substrate led the resistance fluctuation with silicon deposition thickness. HRXRD and micro-Raman analysis also supported the existence of NiSi and crystallized (>66%) Si layers. TEM analysis showed uniform NiSi and silicon layers, and the thickness of the NiSi increased as Si deposition time increased. Based on the AES depth profiling, we confirmed that the carbon from the polyimide substrate diffused into the NiSi and Si layers during the Cat-CVD, which caused a pile-up of C at the interface. This carbon diffusion might lessen NiSi formation and increase the resistance of the NiSi.

• Journal of the Korean Electrochemical Society
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• v.1 no.1
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• pp.33-39
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• 1998

To AC impedance study was performed in this study on the interfacial reaction between organic electrolyte and amorphous tungsten oxides thin film, cathodically coloring oxide, prepared by e-beam evaporation method in the 1 M $LiClO_4/PC$ organic solution. The electrochemical reactions at the interface were analyzed by the transient method and the complex impedance spectroscopy. The impedance spectrums showed that the electro-chemical intercalation of lithium cations was consisted of the following three steps; the first step, the charge transfer reaction of lithium cation at the interface between amorphous tungsten oxides thin film and the organic electrolyte, the second step, the adsorption of lithium atom on the surface of amorphous tungsten oxides thin film, and then the third step, the absorption and the diffusion of lithium atom into amorphous tungsten oxides thin layer. The bleaching and the coloring characteristics of amorphous tungsten oxides thin film were explained in terms of thermodynamic and kinetic variables, the simulated $R_{ct},\;C_{dl},\;D$ and $\sigma_{Li}$ by CNLS fitting method. Especially it was found that the limiting values of electrochromic reaction were the molar ratio of lithium, y=0.167 and the electrode potential, E=2.245 V (vs. Li).